Linux下的printf函数线程安全性分析(linuxprintf线程安全)

随着多处理器、多核、多线程的发展，线程安全性已经成为了一个非常重要的问题。在多线程的环境下，多个线程同时访问同一个函数可能会导致函数的不确定性行为，如竞争条件和死锁等问题。因此，在编写多线程程序时，不同的线程需要拥有不同的存储空间，以确保线程之间的独立。

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printf函数是C语言中最常用的函数之一，其主要作用是将格式化数据写入标准输出（std Out）。由于其较为简单易用，很多程序员都选择使用printf函数打印调试信息，而这个函数同时也是一个常见的线程安全性问题存在的地方。

在Linux操作系统中，详细分析printf函数的线程安全性问题显得尤为重要。Linux操作系统内核使用共享文件描述符和共享内存空间实现线程之间的通信，这就可能导致printf函数在多线程程序中存在线程安全性问题。

在多线程环境下，printf函数的线程安全性如何保障？

我们在解决这个问题之前，需要先了解一下printf函数的机制。printf函数将所需要打印的数据先解析成一个格式化的字符串，再通过sys_write()函数将其写入文件描述符。由此可得，在多线程程序中，多个线程可能会同时访问sys_write()函数，从而导致竞争条件的出现。

那么，该如何避免这种竞争条件呢？

一种解决方法是使用互斥锁（mutex）。通过给sys_write()函数加锁，不同的线程就可以依次访问sys_write()函数。这样就避免了竞争条件的出现，但是这种方法增加了程序的复杂度，同时也会降低程序的性能。

另一种解决方法是使用文件描述符锁（flock）。flock系统调用是一种在文件级别上的排它锁，通过给标准输出的文件描述符加锁来保证printf函数的线程安全性。在多线程环境下，将文件描述符锁定可确保printf函数执行顺序的唯一性，从而避免了竞争条件的出现。

在Linux操作系统中，也存在第三种方法解决多线程中printf函数的线程安全性问题。那就是使用可重入函数（reentrant function）。

可重入函数是一种在多线程环境中能够正确处理数据并保持其语义的函数。与常规函数不同的是，可重入函数在执行过程中不会访问全局变量，这就避免了多个线程同时读写全局变量从而引起的竞争条件和死锁等问题。因此，当程序采用可重入函数时，不同线程之间不需要进行额外的同步操作。

在Linux操作系统中，有许多可重入函数可以保证多线程程序的线程安全性。例如，memcpy函数、strtok函数和rand函数等。

在多线程环境下，线程安全性问题一直都是一个很重要的议题。几乎所有的C/C++标准函数都不是线程安全的，包括printf函数。因此，在设计多线程程序时，必须要考虑到printf函数的线程安全性问题。我们可以采用互斥锁、文件描述符锁和可重入函数等不同的方法来解决线程安全性问题。

上述的解决方法在实现上都有一定的复杂度和性能损失，因此，我们可以通过优化程序结构，降低对全局变量的访问以及尽可能避免在线程之间进行同步操作等方法来尽量避免线程安全性问题的出现。

相关问题拓展阅读：

• LinuxC语言头里面的ERROR函数怎么使用
• linux module 不能调用printf，引发的疑问。困扰多时，请高手指点，以免本人走火入魔。
• linux c 程序线程问题.

LinuxC语言头里面的ERROR函数怎么使用

errno会返回一个数字，每个数字代表一个错误类型。详细的可以查看头文件。/usr/include/a/errno.h

如何把errno的数字转换成相应的文字说明？

方式一：可以使用strerrno函数

char *strerror(int errno)

使用方式如下：

fprintf(stderr,”error in CreateProcess %s, Process ID %d “,strerror(errno),processID)

将错误代码转换为字符串错误信息,可以将该字符串和其它的信息组合输出到用户界面。

注：假设processID是一个已经获取了的整形ID

方式二：使用perror函数

void perror(const char *s)

函数说明

perror ( )用来将上一个函数发生错误的原因输出到标准错误(stderr),参数s 所指的字符串会先打印出,后面再加上错误原因 字符串。此错误原因依照全局变量 errno 的值来决定要输出的字符串。

另外并不是所有的c函数调并前用发生的错误信息都会修改errno。例如gethostbyname函数。

errno是否是线程安全的？

errno是支持线程安全的，而且，一般而言，编译器会自动保证errno的安全性。

我们看下相关头文件 /usr/include/bits/errno.h

会看到如下内容：

# if !defined _LIBC || defined _LIBC_REENTRANT

/* When using threads, errno is a per-thread value. */宽做

# define errno (*__errno_location ())

# endif

# endif /* !__ASSEMBLER__ */

#endif /* _ERRNO_H */

也就是说，在没有定义__LIBC或者定慎蔽衡义_LIBC_REENTRANT的时候，errno是多线程/进程安全的。

为了检测一下你编译器是否定义上述变量，不妨使用下面一个简单程序。

#include

#include

int main( void )

{

#ifndef __ASSEMBLER__

printf( “Undefine __ASSEMBLER__/n” );

#else

printf( “define __ASSEMBLER__/n” );

#endif

#ifndef __LIBC

printf( “Undefine __LIBC/n” );

#else

printf( “define __LIBC/n” );

#endif

#ifndef _LIBC_REENTRANT

printf( “Undefine _LIBC_REENTRANT/n” );

#else

printf( “define _LIBC_REENTRANT/n” );

#endif

return 0;

}

linux module 不能调用printf，引发的疑问。困扰多时，请高手指点，以免本人走火入魔。

你的问题非常好。

实际上，内核的确没有调用libc的任何东西，如果调用的话，就会调用glibc的库，这对于几M的皮让肉核来说，是无羡握空法承受的。常用的所以函数在内核里都重新实现了一遍(当然，内核中只是把函数提供了相同的功能，至于优化方面，实现某些函数或许没有glib的高效)

就拿printf来说，的确是glibc库的东西，在内核兄瞎中用的printk来实现的。

malloc在内核中有vmalloc和kmalloc。

……

至于具体的实现过程，你下载内核源代码和glibc的源代码，看看就能明白了。

linux c 程序线程问题.

狄仁杰: 元芳楼上的晌毕回答你怎么看!,

元芳: 大人那不科学.

LZ,对于这种旁谨山问题我只能说你对linux的线程一点都不了解.

去百度看看什么运中叫做线程的分离状态(detached state)吧.

linux 系统中单个进程的更大线程数有其更大的限制 PTHREAD_THREADS_MAX

这个限制可以在 /usr/include/bits/local_lim.h 中查看。

对 linuxthreads 这个值一般是 1024，对于 nptl 则没有硬性的限制，仅仅受限于系统的资源

这个系统的资源主要就是线程的 stack 所占用的内存，用腔洞 ulimit -s 可以查看默认的线程栈大小，一般情况下，这个值是 8M。

可以写一段伍辩枯简单的代码验证最多可以创建多少个线程

int main() { int i = 0; pthread_t thread; while (1) { if (pthread_create(&thread, NULL, foo, NULL) != 0) return; i ++; printf(“i = %d\n”, i); } }

试验显示，在 linuxthreads 上最多可以创建 381 个线程，之后就会返回 EAGAIN

在 nptl 上最多可以创建 382 个线程，之后就会返回 ENOMEM

这个值和理论完全相符，因为 32 位 linux 下的进程用户空间是 3G 的大小，也就是 3072M，用 3072M 除以 8M 得 384，但是实际上代码段和数据段等还要占用一些空间，这个值应该向下取整到 383，再减去主线程，得到 382。

那为什么 linuxthreads 上还要少一个线程呢？这可太对了，因为 linuxthreads 还需要一个管理线程。

为了突破内存的限制，可以有两种方法

1) 用 ulimit -s 1024 减小默认的栈大小

2) 调用 pthread_create 的时候用 pthread_attr_getstacksize 设置一个较小的栈大小

要注意的是，灶棚即使这样的也无法突破 1024 个线程的硬限制，除非重新编译 C 库

创建线程是有上限的，你以为可以任意创建吗？

如果线程创建了桐好携枝很多，每个线程即使局隐铅很简单，想要马上完成任务退出也是一件困难的事情，在加上上下文切换，一定会导致创建太多线程错误的出现的。

何况你没有清理线程状态。

关于linux printf 线程安全的介绍到此就结束了，不知道你从中找到你需要的信息了吗 ？如果你还想了解更多这方面的信息，记得收藏关注本站。

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