为什么中断处理函数中不能使用printf语句

  • 发布时间:2017-06-20 15:10:56
  • 作者:zzgzzg00
  • 标签:signal,linux

一个ISR应该避免调用不可重入函数。一些标准库函数是不可重入的,如经常实现的malloc和printf。因为中断可能发生在执行任务中,因为任务可能是在“malloc”的函数调用中,如果ISR调用此相同的不可重入函数,由此产生的行为可能是灾难性的。

不可重入函数是指这样的一类函数,不可以在它还没有返回就再次被调用。例如printf,malloc,free等都是不可重入函数。因为信号可能在任何时候发生,例如在printf执行过程中,因此不能在信号处理函数里调用printf,否则printf将会被重入。 

函数不可重入大多数是因为在函数中引用了全局变量。例如,printf会引用全局变量stdout,malloc,free会引用全局的内存分配表。


不可重入函数指的是该函数在被调用还没有结束以前,再次被调用可能会产生错误。可重入函数不存在这样的问题。
不可重入函数在实现时候通常使用了全局的资源,在多线程的环境下,如果没有很好的处理数据保护和互斥访问,就会发生错误。
常见的不可重入函数有:
printf --------引用全局变量stdout
malloc --------全局内存分配表
free    --------全局内存分配表
在unix里面通常都有加上_r后缀的同名可重入函数版本。如果实在没有,不妨在可预见的发生错误的地方尝试加上保护锁同步机制等等。


这主要在多任务环境中使用,一个可重入的函数简单来说,就是:可以被中断的函数。就是说,你可以在这个函数执行的任何时候中断他的运行,在OS的调度下去执行另外一段代码而不会出现什么错误。而不可重入的函数由于使用了一些系统资源,比如全局变量区,中断向量表等等,所以他如果被中断的话,可能出现问题,所以这类函数是不能运行在多任务环境下的。

把一个不可重入函数变成可重入的唯一方法是用可重入规则来重写他。


其实很简单,只要遵守了几条很容易理解的规则,那么写出来的函数就是可重入的。

第一,不要使用全局变量。因为别的代码很可能覆盖这些变量值。

第二,在和硬件发生交互的时候,切记执行类似disinterrupt()之类的操作,就是关闭硬件中断。完成交互记得打开中断,在有些系列上,这叫做“进入/退出核心”或者用OS_ENTER_KERNAL/OS_EXIT_KERNAL来描述。

第三,不能调用任何不可重入的函数。

第四,谨慎使用堆栈。最好先在使用前先OS_ENTER_KERNAL。

还有一些规则,都是很好理解的,总之,时刻记住一句话:保证中断是安全的!

通俗的来讲吧:由于中断是可能随时发生的,断点位置也是无法预期的。所以必须保证每个函数都具有不被中断发生,压栈,转向ISR,弹栈后继续执行影响的稳定性。也就是说具有不会被中断影响的能力。既然有这个要求,你提供和编写的每个函数就不能拿公共的资源或者是变量来使用,因为该函数使用的同时,ISR(中断服务程序)也可那会去修改或者是获取这个资源,从而有可能使中断返回之后,这部分公用的资源已经面目全非。


满足下列条件的函数多数是不可重入的:

(1)函数体内使用了静态的数据结构;

(2)函数体内调用了malloc()或者free()函数;

(3)函数体内调用了标准I/O函数。


  下面举例加以说明。

可重入函数


void strcpy(char* lpszDest, char* lpszSrc)

{

  while(*lpszDest++ = *lpszSrc++);

  *dest=0;

}


非可重入函数1


char cTemp; // 全局变量

void SwapChar1(char* lpcX, char* lpcY)

{

  cTemp = *lpcX;  

  *lpcX = *lpcY;  

  lpcY = cTemp; // 访问了全局变量,在分享内存的多个线程中可能造成问题

}


非可重入函数2


void SwapChar2(char* lpcX, char* lpcY)

{

  static char cTemp; // 静态局部变量

  cTemp = *lpcX;  

  *lpcX = *lpcY;  

  lpcY = cTemp; // 使用了静态局部变量,在分享内存的多个线程中可能造成问题

}


  如何写出可重入的函数?在函数体内不访问那些全局变量,不使用静态局部变量,坚持只使用局部变量,写出的函数就将是可重入的。如果必须访问全局变量,记住利用互斥信号量来保护全局变量。