線程安全（thread safety）是指在多線程環(huán)境下厘擂，不同的線程在同一時(shí)刻能夠安全訪問臨界區(qū)的能力，它可以讓代碼沒有副作用地實(shí)現(xiàn)想要的功能。
可重入（reentrancy）是指一個(gè)函數(shù)如果在執(zhí)行過程中被中斷顾复，當(dāng)中斷完成后又可以安全地進(jìn)入上次中斷點(diǎn)重新執(zhí)行的能力。它有兩種語義：
- 在多線程環(huán)境下枫绅，一個(gè)線程因時(shí)間片使用完了（或者其他原因）泉孩，另一個(gè)線程開始運(yùn)行，接著該線程又安全地重新開始運(yùn)行并淋。在這種語境下寓搬，可重入等同于線程安全。
- 在單線程的信號(hào)處理環(huán)境下县耽，一個(gè)函數(shù)在運(yùn)行過程中句喷，此時(shí)異步來了個(gè)信號(hào)，控制流便轉(zhuǎn)向了信號(hào)處理函數(shù)兔毙，當(dāng)信號(hào)處理函數(shù)完成后該函數(shù)又可以安全地重新運(yùn)行唾琼。在這種語境下，可重入又被稱為異步信號(hào)安全（async-signal safety）澎剥。
當(dāng)提到可重入的時(shí)候锡溯，我們一般指的是后者。
可重入
為了使函數(shù)達(dá)到可重入肴裙，需要遵循一定的規(guī)則趾唱，如下
- 不要包含靜態(tài)數(shù)據(jù)，不要使用全局?jǐn)?shù)據(jù)蜻懦。
int global_var{10};
int NotReentrant()
{
global_var = 20;
// 在這里來了個(gè)信號(hào)
return global_var;
}
如上所示甜癞，如果給 global_var 賦值之后來了個(gè)信號(hào)，在信號(hào)處理函數(shù)中又對(duì) global_var 賦了不同的值宛乃，那么從信號(hào)處理函數(shù)返回到 NotReentrant 中悠咱，global_var 的值就不再是我們期望的值，因此該函數(shù)是不可重入的征炼。
這個(gè)例子比較直觀析既，信號(hào)也可能在一些不太直觀的地方中發(fā)送過來。例如谆奥，在一個(gè) 32 位的機(jī)器上操作 64 位的數(shù)據(jù)眼坏，這個(gè)操作可能就要被分為兩個(gè) 32 位的操作，而在這兩個(gè)操作之間酸些，信號(hào)就有可能被發(fā)送過來宰译；對(duì)于 global_var = f() + g();，f() 和 g() 發(fā)生的先后順序是不確定的魄懂，而且信號(hào)也可能在兩個(gè)函數(shù)之間被發(fā)送過來沿侈。
- 不要使用 new（malloc）或 delete（free）。
不同實(shí)現(xiàn)中的 new 是不同的市栗，可以是線程安全的也可以是線程不安全的缀拭，但無論如何都是不可重入的咳短。
先假設(shè)它是線程不安全的。new 通常為它在堆上分配的存儲(chǔ)區(qū)維護(hù)一個(gè)鏈表蛛淋，而當(dāng)信號(hào)來的時(shí)候咙好，線程可能正在修改此鏈表，而信號(hào)處理函數(shù)中也可能調(diào)用了 new铣鹏，也要修改鏈表敷扫，這就造成了沖突。因此線程不安全的 new 是不可重入的诚卸。
再假設(shè)它是線程安全的葵第。這時(shí)候就要在修改鏈表的地方加上鎖，如果在加上鎖之后但還沒有修改完鏈表的時(shí)候來了個(gè)信號(hào)合溺，在信號(hào)處理函數(shù)中也調(diào)用了 new卒密，也要加上鎖，如果該鎖不是遞歸的棠赛，那么該線程將會(huì)永久地等待該鎖的釋放哮奇，無法將控制流返回到之前的函數(shù)中。因此線程安全的 new 也是不可重入的睛约。
在本文的測(cè)試環(huán)境中（Ubuntu-16.04-64bit GCC-5.4.0）鼎俘，new（malloc）和 delete（malloc）都是線程安全的。
- 不要使用不可重入的函數(shù)辩涝。
特別需要注意的是標(biāo)準(zhǔn) I/0 函數(shù)贸伐，標(biāo)準(zhǔn) I/O 庫中的很多實(shí)現(xiàn)都以不可重入方式使用了全局?jǐn)?shù)據(jù)。若標(biāo)準(zhǔn) I/O 指向的是終端怔揩，則它是行緩沖的捉邢，否則是全緩沖的。例如對(duì)于 printf商膊，并不是調(diào)用它就會(huì)立即將全局緩沖數(shù)據(jù)沖洗（flush）伏伐，而是當(dāng)遇到了換行符（行緩沖）或者是緩沖區(qū)滿了（全緩沖）才會(huì)將數(shù)據(jù)傳送。由于使用了全局?jǐn)?shù)據(jù)晕拆，因此 printf 是不可重入的藐翎，不能將它用在可重入的函數(shù)中。
在本文的測(cè)試環(huán)境下实幕，有些函數(shù)是不可重入的阱高，例如 strerror 和 readdir，但是系統(tǒng)提供了可重入的版本 strerror_r 和 readdir_r（后綴 r 表示 reentrant）茬缩，這些可重入版本不再使用靜態(tài)數(shù)據(jù)，而是需要調(diào)用者提供由自己管理的存儲(chǔ)空間吼旧。
信號(hào)處理函數(shù)也需要是可重入的凰锡，當(dāng)控制流在信號(hào)處理函數(shù) A 中時(shí)，也可能會(huì)有另外的信號(hào)發(fā)送過來，如果此時(shí)的信號(hào)屏蔽字沒有將該信號(hào)屏蔽掉掂为，那么就會(huì)轉(zhuǎn)到相應(yīng)的信號(hào)處理函數(shù) B 中裕膀，如果信號(hào)處理函數(shù) A 和 B 都修改了同一個(gè)全局變量，那么結(jié)果將會(huì)是意料之外的勇哗。
對(duì)于以上的規(guī)則昼扛，errno 是一個(gè)例外，每個(gè)線程都會(huì)有自己的 errno欲诺，Single UNIX Specification 中要求的可重入函數(shù)（詳見 APUE 第三版 10.6）也可能會(huì)出錯(cuò)抄谐，從而修改了 errno，但是依然認(rèn)為這些函數(shù)是可重入的扰法，所以如果在信號(hào)處理函數(shù)中調(diào)用了這些函數(shù)蛹含，需要在該信號(hào)處理函數(shù)開始的位置保存 errno，在函數(shù)的末尾再把保存的值重新賦給 errno塞颁。
可重入與線程安全的區(qū)別
我們經(jīng)常將可重入與線程安全視為相同的浦箱，但是它們之間還是有細(xì)微的差別。在多線程環(huán)境下祠锣，可重入即為線程安全酷窥；但是更常使用的語境是單線程的信號(hào)處理，因?yàn)闈M足了上述可重入的三個(gè)規(guī)則的函數(shù)伴网，大多同時(shí)也是線程安全的蓬推，所以通常并不對(duì)其進(jìn)行區(qū)分，但是也會(huì)有特殊的情況是偷。
是可重入?yún)s是線程不安全
int global_var{20};
void Swap(int* lhs, int* rhs)
{
int save{global_var};
global_var = *lhs;
*lhs = *rhs;
// 假如信號(hào)在此時(shí)傳來
*rhs = global_var;
global_var = save;
}
這種做法就類似與上文對(duì) errno 的處理拳氢，先將 global_var 保存起來，在末尾的地方再還回去蛋铆。如果信號(hào)在 Swap 中途傳來馋评，也不用擔(dān)心控制流重新回來的時(shí)候 global_var 會(huì)發(fā)生改變，因此是可重入的刺啦；但是由于沒有對(duì)臨界區(qū)鎖起來留特，這個(gè)函數(shù)就是線程不安全的。
是線程安全卻是不可重入
上文中的線程安全的 new 就是一個(gè)例子玛瘸。
參考
[1] Reentrancy(computing)
[2] Thread safety
[3] why are malloc and printf said as non-reentrant
