printf()和printk()的多线程安全

1、printf()

printf()是一个不可重入函数，这意味着在多线程环境下，如果多个线程同时调用 printf()，可能会导致不可预测的行为或错误。

不可重入（Non-reentrant）的含义

• 不可重入函数：不可重入函数是指在执行过程中，如果被其他线程或中断调用，可能会导致数据不一致或其他错误的函数。

• 原因：不可重入函数通常依赖于一些全局变量或静态变量，这些变量在多个线程之间共享。当一个线程正在执行函数时，另一个线程可能修改这些变量，从而导致意外的行为。

printf() 是不可重入的原因

printf() 函数在实现过程中使用了一些共享的全局变量和缓冲区，这些资源在多线程环境下可能被多个线程同时访问，导致以下问题：

1. 共享缓冲区：

   • printf() 使用一个共享的输出缓冲区来存储格式化后的数据。如果多个线程同时调用 printf()，它们可能会试图同时写入这个缓冲区，导致输出混乱。例如，线程 A 可能在缓冲区中写入了一部分数据后被线程 B 中断，线程 B 开始写入自己的数据，当线程 A 恢复时，它的数据可能与线程 B 的数据交织在一起。

2. 静态变量：

   • printf() 的某些内部实现可能使用静态变量来跟踪格式化字符串的当前状态或其他信息。如果一个线程在调用 printf() 时被中断，而另一个线程开始调用 printf()，静态变量的状态会被覆盖，导致第一个线程恢复后无法正确继续执行。

2、printk()

printk() 是 Linux 内核中的一个函数，用于在内核空间中输出日志信息。printk() 是线程安全的，即使在多线程环境下，多个线程同时调用 printk()，也不会导致输出混乱或数据不一致。具体原因如下：

• 锁机制：printk() 使用了锁机制（如自旋锁）来保护对日志缓冲区的访问，确保即使在高并发情况下，日志记录也是原子操作，避免数据竞争和损坏。

• 中断处理：在中断上下文中调用 printk() 时，内核会采取特殊的处理机制，确保日志输出的正确性和一致性。

• 多核支持：Linux 内核支持多核处理器，因此多个处理器可能会同时调用 printk()。为了防止日志混乱，printk() 使用了锁机制来确保日志写入的顺序和一致性。