rand_r是否真的是线程安全的？

Question

好吧,rand_r函数应该是一个线程安全的函数.但是,通过它的实现,我无法相信它本身不能被其他线程改变.假设两个线程将使用相同的变量种子同时调用rand_r.所以会发生读写比赛.由glibc实现的代码rand_r如下所示.谁知道为什么rand_r被称为线程安全？

 int
    rand_r (unsigned int *seed)
    {
      unsigned int next = *seed;
      int result;

      next *= 1103515245;
      next += 12345;
      result = (unsigned int) (next / 65536) % 2048;

      next *= 1103515245;
      next += 12345;
      result <<= 10;
      result ^= (unsigned int) (next / 65536) % 1024;

      next *= 1103515245;
      next += 12345;
      result <<= 10;
      result ^= (unsigned int) (next / 65536) % 1024;

      *seed = next;

      return result;
    }

Answer 1

您可以考虑三个级别的线程安全性,为了便于参考,我将在此处编号.

1)根本不是线程安全的.从多个线程同时调用该函数是不安全的.例如,strtok.

2)相对于系统的线程安全.如果不同的调用对不同的数据进行操作,则可以安全地从多个线程同时调用该函数.例如rand_r,memcpy.

3)关于数据的线程安全.从多个线程同时调用该函数是安全的,甚至可以对相同的数据执行操作.例如pthread_mutex_lock.

rand_r 在2级,C语境中的约定(特别是在POSIX规范中)是称为"线程安全".

在其他一些语言中,例如Java,约定是将级别3称为"线程安全",将其他所有语言称为"非线程安全".因此,例如java.util.Vector"线程安全"并且java.util.ArrayList"不是线程安全的".当然所有方法java.util.ArrayList都在2级.因此,来自Java的程序员可能会自然地调用rand_r并且memcpy"不是线程安全的".

在C中,约定是不同的,可能是因为内部同步的数据结构很少开始.在C的上下文中,您可能会问"文件是否处于线程安全？",并且正在讨论第3级,但在询问"这个函数是否是线程安全的？"时 这通常意味着2级.

Answer 2

rand_r线程安全是因为功能完全是纯粹的.除了参数之外,它不会读取或修改任何状态.因此可以安全地同时调用它.

这与rand将状态(种子)保存在全局变量中的大多数函数不同.

假设两个线程将使用相同的变量种子同时调用rand_r.

我假设你的意思是这样的

int globalSeed;

//thread 1
rand_r(&globalSeed);

//thread 2
rand_r(&globalSeed);

这并不意味着该函数不是线程安全的,这只意味着您通过提供可由另一个线程访问/修改的输出参数以非线程安全的方式使用它.

将函数结果写入可由另一个线程访问/修改的全局变量是一回事.它并不意味着该函数不是线程安全的,它意味着您的代码不是线程安全的.

Answer 3

因为它修改了种子并且种子被传入。