关于getpw系列函数返回的静态区域

　　首先说一下什么是getpw系列函数，它主要是指这些函数：

　　

　　这些函数根据一个用户名（getpwnam和getpwnam_r两个函数）或者一个用户ID(getpwuid和getpwuid_r)来获取这个用户在/etc/passwd中相应的条目信息,并把这些信息存放在一个struct passwd的结构体里面,然后再把这个结构体的指针返回。问题就出在这个存储用户信息的结构体上面，它是由getpw函数在程序中自定义的一块静态存储区，而且每调用一次getpw函数，这个静态存储区就会被重写一次。比如下面这段代码：

 1 #include<errno.h>
 2 #include<pwd.h>
 3 #include<string.h>
 4 #include<stdlib.h>
 5 #include<stdarg.h>
 6 #include<stdio.h>
 7 #include<sys/types.h>
 8 
 9 #define BUFSIZE 512
10 
11 void err_exit(char *fmt,...);
12 
13 int main(int argc,char *argv[])
14 {
15     
16     struct passwd *mistr;
17     struct passwd *rootstr;
18 
19     if(NULL == (mistr=getpwnam("michael")))
20     err_exit("[getpwnam]<mi>:");
21     if(NULL == (rootstr=getpwnam("root")))
22     err_exit("[getpwnam]<root>:");
23 
24     printf("name = %s\n",mistr->pw_name);
25     printf("name = %s\n",rootstr->pw_name);
26 
27     return 0;
28 }

　　我想要获取michael用户和root用户的信息，然后我很异想天开得创建了两个指针，一个指向michael用户的信息，一个指向root用户的信息，以为这样就能分别保存两个用户的信息了，然后发现程序的运行结果如下图：

　　

　　发现两次打印的信息，都是root，说明后面调用的getpwnam函数重写了struct passwd这个结构体，把前面调用getpwnam函数时写入的michael用户的信息给覆盖了。

 

　　这个就是getpwnam_r和getpwuid_r函数出现的原因，为了防止多线程程序因为竞争而产生错误。关于这两个函数getpwnam的文档中是这样描述的：

　　

　　这两个函数可以将用户信息存放在用户定义的struct passwd结构体中，而不一定非得要放在函数定义的,可能被重写的静态区域中，这样多线程程序运行的时候就可以避免竞争了。

 

　　接下来再来说我的一个新的发现，就是getpw函数调用的时候是有锁的，也就是说同一个进程中，如果一个getpw函数正在运行，另一个getpw函数是无法运行的。

　　这个发现是我在运行《APUE》的程序清单10-2的时候发现的，《APUE》上面的代码如下（不是完全相同，自己重写了一下^_^）：

 1 /**
 2  *  可重入函数的概念就是可以在被调用了一半的时候被打断，然后再来从新调用，这里的getpwnam就是一个不可重入函数
 3  * ，因为getpwnam函数会修改一个静态变量来保存读出的用户信息，如果调用了一半再被重新调用，则有可能会让原来的
 4  * 信息被覆盖掉
 5  *
 6  * 现在getpwname函数可能有锁，信号处理函数再来调用这个函数会卡死
 7  */
 8 
 9 #include<errno.h>
10 #include<pwd.h>
11 #include<signal.h>
12 #include<string.h>
13 #include<stdlib.h>
14 #include<stdarg.h>
15 #include<stdio.h>
16 #include<sys/types.h>
17 #include<unistd.h>
18 
19 #define BUFSIZE 512
20 
21 void err_exit(char *fmt,...);
22 int err_dump(char *fmt,...);
23 int err_ret(char *fmt,...);
24 
25 /**
26  *  本函数用来处理SIGALRM信号
27  */
28 void sig_alrm(int signo)
29 {
30     struct passwd *rootstr;
31 
32     printf("In signal SIGALRM handler\n");
33 
34     if(NULL == (rootstr=getpwnam("root")))
35     err_exit("[getpwnam]<root>:");
36     else
37     printf("pw_name = %s\n",rootstr->pw_name);
38 
39     alarm(1);
40 }
41 
42 int main(int argc,char *argv[])
43 {
44     
45     struct passwd *mistr;
46     signal(SIGALRM,sig_alrm);
47 
48     /**
49      *    alarm函数用来在１秒钟之后发送一个SIGALRM信号给本程序
50      */
51     alarm(1);
52 
53     for(;;)
54     {
55     if(NULL == (mistr=getpwnam("michael")))
56         err_exit("[getpwnam]<mi>:");
57     if(strcmp(mistr->pw_name,"michael"))
58         printf("结果错误，读出的用户名是:%s\n",mistr->pw_name);
59     }
60 
61     return 0;
62 }

 

　　这个程序的流程是主函数调用getpwname获取michael用户的信息，同时通过alarm函数给自己发送SIGALRM信号，在SIGALRM的信号处理函数中，我们再来调用getpwnam函数获取root用户的信息，作者想要的结果是主函数不断读取michael用户的信息，但是SIGALRM信号处理函数获取了root用户的信息，所以最后主函数最后打印就有可能是root用户的信息，此时主函数就打印读取出错。

　　但是在程序运行的过程中我的电脑上却会发生死锁的情况，运行结果如下图所示：

　　

　　到此时程序就卡死了，不会再继续下去了。

 

　　后来我又用gdb把这个程序调试了一下，首先在32行那里增加一个断点，然后再用si命令一步一步地执行汇编指令，执行的过程如下：

　　

　　si命令在调试时是会进入函数内部的，所以我在进入getpwnam函数之后又一步一步地深入，最后我发现我的函数卡在了__lll_lock_wait_private()这个地方，函数的调用栈如下：

　　

　　前4行表示接受到了信号之后的处理过程，最后函数卡在了__lll_lock_wait_private()这个函数这里。我google了一下这个函数，在这里找到了它的实现。这个有点惭愧，看了半天愣是没看懂那个实现代码是是什么意思，不过我在那里看到了那个文件是一个线程库，所以我猜getpwnam函数的执行过程应该是这样的：

　　在getpwnam函数内部，具体还是要调用getpwnam_r函数来实现的(从上面函数栈截图的5~8行可以看出来)，在getpwnam函数内部调用getpwnam_r函数的时候，先要上一个线程锁，调用完成之后，再来解锁这个线程锁，这样来确保getpwnam函数每次只会被一个线程调用。

 　　而在上面的代码中，主函数中的getpwnam函数没有解锁，就被暂停运行了，而信号处理函数(sig_alrm)函数中的getpwnam再来调用的时候，就会等待主函数中的getpwnam解锁，而主函数又是暂停的，这样就会产生死锁了！

 

　　OK，这就是我的分析了， 后面那个线程锁那里我感觉还不是太了解，讲的不是太好，还望见谅，如果哪位关于这部分有更深的了解，还望不吝赐教！