关于一道面试题的问题

Question

相信很多人都看过下面这个面试题

中断是嵌入式系统中重要的组成部分，这导致了很多编译开发商提供一种扩展—让标准C支持中断。具代表事实是，产生了一个新的关键字 __interrupt。下面的代码就使用了__interrupt关键字去定义了一个中断服务子程序(ISR)，请评论一下这段代码的。

__interrupt double compute_area (double radius)
{
    double area = PI * radius * radius;
    printf("\nArea = %f", area);
    return area;
}

这个函数有太多的错误了，以至让人不知从何说起了：
1)ISR 不能返回一个值。如果你不懂这个，那么你不会被雇用的。
2) ISR 不能传递参数。如果你没有看到这一点，你被雇用的机会等同第一项。
3) 在许多的处理器/编译器中，浮点一般都是不可重入的。有些处理器/编译器需要让额处的寄存器入栈，有些处理器/编译器就是不允许在ISR中做浮点运算。此外，ISR应该是短而有效率的，在ISR中做浮点运算是不明智的。
4) 与第三点一脉相承，printf()经常有重入和性能上的问题。如果你丢掉了第三和第四点，我不会太为难你的。不用说，如果你能得到后两点，那么你的被雇用前景越来越光明了。

我的问题是，这里所说的printf()经常有重入的问题，具体是指什么？有人能给解释一下么？

Answer 1

这个概念在嵌入式操作系统中比较重要，由于存在任务的调度，它实时系统，可剥夺型内核中是危险的，如同一个安静的水雷。可能会被触发，也可能安然无恙。由于它运行结果的不可预期性，会使系统带来隐患。

下面引用一段别人的解释：

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。