c++ - rand_r 是否是真正的线程安全的？

Question

嗯，rand_r 函数应该是一个线程安全函数。然而，通过它的实现，我不敢相信它可以使自己不被其他线程改变。 假设两个线程将使用相同的变量种子同时调用 rand_r。 所以会发生读写竞争。 下面列出了 glibc 实现的代码 rand_r。有人知道为什么 rand_r 被称为线程安全的吗？

 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

您可以想到线程安全的三个级别，为了便于引用，我将在此处编号。

1) 根本不是线程安全的。从多个线程并发调用该函数是不安全的。例如，strtok。

2) 相对于系统线程安全。从多个线程并发调用该函数是安全的，前提是不同的调用对不同的数据进行操作。例如，rand_r、memcpy。

3) 关于数据的线程安全。从多个线程并发调用该函数是安全的，即使作用于相同的数据也是如此。例如 pthread_mutex_lock。

rand_r 处于第 2 级，C 上下文中的约定(特别是在 POSIX 规范中)将其称为“线程安全”。

在其他一些语言中，例如 Java，惯例是将级别 3 称为“线程安全”，将其他所有内容称为“非线程安全”。因此，例如 java.util.Vector 是“线程安全的”，而 java.util.ArrayList 是“非线程安全的”。当然 java.util.ArrayList 的所有方法都在第 2 层。所以来自 Java 的程序员可能会自然地调用 rand_r 和 memcpy ”不是线程安全的”。

在 C 语言中，约定是不同的，也许是因为内部同步的数据结构一开始就很少见。在 C 的上下文中，您可能会问“文件句柄是线程安全的吗？”，并且谈论的是级别 3，但是当问“这个函数是线程安全的吗？”时这通常意味着 2 级。