可重入和不可重入 的基本概念
---简介---
可重入函数主要用于多任务环境中,一个可重入的函数简单来说就是可以被中断的函数,也就是说,可以在这个函数执行的任何时刻中断它,转入OS调度下去执行另外一段代码,而返回控制时不会出现什么错误;而不可重入的函数由于使用了一些系统资源,比如全局变量区,中断向量表等,所以它如果被中断的话,可能会出现问题,这类函数是不能运行在多任务环境下的。
重入即表示重复进入,首先它意味着这个函数可以被中断,其次意味着它除了使用自己栈上的变量以外不依赖于任何环境(包括static),这样的函数就是purecode(纯代码)可重入,可以允许有多个该函数的副本在运行,由于它们使用的是分离的栈,所以不会互相干扰。如果确实需要访问全局变量(包括static),一定要注意实施互斥手段。可重入函数在并行运行环境中非常重要,但是一般要为访问全局变量付出一些性能代价。
---注意---
编写可重入函数时,若使用全局变量,则应通过关中断、信号量(即P、V操作)等手段对其加以保护。
若对所使用的全局变量不加以保护,则此函数就不具有可重入性,即当多个进程调用此函数时,很有可能使有关全局变量变为不可知状态。
---示例---
- 1.假设Exam是int型全局变量,函数Square_Exam返回Exam平方值。那么如下函数不具有可重入性。
unsigned int example( int para )
{
unsigned int temp;
Exam = para; // (**)
temp = Square_Exam( );
return temp;
}
此函数若被多个进程调用的话,其结果可能是未知的,因为当(**)语句刚执行完后,另外一个使用本函数的进程可能正好被激活,那么当新激活的进程执行到此函数时,将使Exam赋与另一个不同的para值,所以当控制重新回到“temp = Square_Exam( )”后,计算出的temp很可能不是预想中的结果。此函数应如下改进。
unsigned int example( int para )
{
unsigned int temp;
[申请信号量操作] //(1)
Exam = para;
temp = Square_Exam( );
释放信号量操作]
return temp;
}
若申请不到“信号量”,说明另外的进程正处于给Exam赋值并计算其平方过程中(即正在使用此信号),本进程必须等待其释放信号后,才可继续执行。若申请到信号,则可继续执行,但其它进程必须等待本进程释放信号量后,才能再使用本信号。
保证函数的可重入性的方法:在写函数时候尽量使用局部变量(例如寄存器、堆栈中的变量),对于要使用的全局变量要加以保护(如采取关中断、信号量等方法),这样构成的函数就一定是一个可重入的函数。
VxWorks中采取的可重入的技术有:
- 动态堆栈变量(各子函数有自己独立的堆栈空间)
- 受保护的全局变量和静态变量
- 任务变量
-2.在实时系统的设计中,经常会出现多个任务调用同一个函数的情况。如果这个函数被设计成为不可重入的函数的话,那么不同任务调用这个函数时可能修改其他任务用到的数据,从而导致不可预料的后果。那么什么是可重入函数呢?所谓可重入函数是指一个可以被多个任务调用的函数(过程),任务在调用时不必担心数据是否会出错。不可重入函数在实时系统设计中被视为不安全函数。
满足下列条件的函数多数是不可重入的:
- 函数体内使用了静态的数据结构;
- 函数体内调用了malloc()或者free()函数;
- 函数体内调用了标准I/O函数。
下面举例加以说明。
A. 可重入函数
void strcpy(char *lpszDest, char *lpszSrc) {
while(*lpszDest++=*lpszSrc++);
*dest=0;
}
B. 不可重入函数1
char cTemp;//全局变量
void SwapChar1(char *lpcX, char *lpcY) {
cTemp=*lpcX;
*lpcX=*lpcY;
lpcY=cTemp;//访问了全局变量
}
C. 不可重入函数2
void SwapChar2(char *lpcX,char *lpcY) {
tatic char cTemp;//静态局部变量
cTemp=*lpcX;
*lpcX=*lpcY;
pcY=cTemp;//使用了静态局部变量
}