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处于第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，惯例是将级别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2级。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？”时这通常意味着第2级。

Answer 2

rand_r是线程安全的，因为该函数完全是纯粹的。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。

这与将状态（种子）保存在全局变量中的大多数rand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。这并不意味着该函数不是线程安全的，这意味着您的代码不是线程安全的。

Answer 3

因为它会修改种子和种子传入。