图解！打工人看腾讯这道多线程面试题

1. 骚动的周五

小黑是大白前同事，现在俩人在不同的公司，但是都做后端开发工作。

虽然两个人都在北京，但是距离不算近，一个在望京，一个在中关村，算是北京几大IT聚集圈之二了。

两个人日常除了工作，业余活动并不多，当然头发也不多，宇宙中心五道口成了二人的集结地。

眨了5次眼，又到周五了，仿佛空气都弥漫着明天放假的欢快气息，当然还有骚动的大白和小黑：

大白看着时间差不多了，检查完上线监控报警，没啥问题，背上电脑走出了写字楼。

中关村到五道口还是比较近的，扫上低碳环保的青桔单车，一路向北到北大东门转弯来到了五道口地区。

小黑也坐上13号线，人贴人差点挤成肉饼，美食召唤下他还是在8点准时到了老地方。

大白：黑哥，你啥时候面的腾讯？挂了？你咋不找我内推我们公司呀！

小黑：还没挂，等GM面呢，你们公司手撕红黑树，整不了啊。

大白：就你这样，这么喜欢穿红卫衣和黑裤子，不问你红黑树才怪。话说腾讯都问啥了？

小黑：腾讯的面试整体感觉还是不错的，面试很宽泛，从操作系统、网络到系统设计、常用组件都会问，并且不偏不怪。

大白：那确实不错，是本着去挖掘和探测候选人技术边界，有啥奈斯的问题吗？讲讲啊

小黑：有个问题算是我的盲区了，给了几个Linux系统函数，让我看哪些是线程安全的，哪些是可重入的，并解释下为啥。

大白：哦哦，这是考察对线程安全函数和可重入函数的理解。那你咋回答的？

小黑：卧槽，我说我不太会呀，然后就jump下一题了。要不你给我讲讲？我先干一个！

2. 多线程和并发

• 内存
• 文件描述符
• 地址空间
• 全局数据
• ...

• 线程寄存器
• 线程栈
• 线程ID、错误返回码、信号屏蔽码
• ...

3. 什么是线程安全

线程安全是在拥有共享数据的多条线程并行执行的进程中，可以正常且正确的执行，不会出现数据污染等意外情况，反之则称为线程不安全。

通俗一点讲，线程安全就怎么跑都不乱，线程不安全就是一跑就可能五花八门。

• 无任何共享的数据，都是局部数据；
• 存在写共享数据，但是进行了加锁处理，可以实现多线程的同步调用；
• 存在读但无写共享数据，无需加锁；

• 同一进程内有四个工作线程；
• 公共函数A 只执行打印操作，无论何时何线程调用，结果都是确定且正确的，因此是线程安全函数；
• 公共函数B 使用了全局变量Count，并对其进行递增1操作，但是没有进行加锁同步处理，因此结果是不确定的，为线程不安全函数；
• 公共函数C 使用了全局变量Factor，并对其进行递增2操作，使用了互斥锁进行同步确保结果的正确，是线程安全函数；

• 不保护共享产量的函数
• 保持跨越多个调用状态的函数
• 返回指向静态变量的指针的函数
• 调用线程不安全函数的函数

• 函数本次调用依赖于上次调用结果，也就是所谓的跨状态，典型的Linux中的rand()函数；
• 函数将结果放在一个全局的指针中，典型的gethostbyname、localtime、strtok等；

// 函数原型
struct tm * localtime(const time_t *clock);

/* localtime example */
#include  
#include  

int main ()
{
  time_t rawtime;
  struct tm * timeinfo;

  time (&rawtime);
  timeinfo = localtime (&rawtime);

  return 0;
}

https://man7.org/linux/man-pages/man7/pthreads.7.html

4. 可重入函数

一个程序可以在任意时刻被中断，然后系统去执行另外一段代码，结束后又调用继续原来的子程序不会出错，则称其为可重入（reentrant或re-entrant）。

• 可重入函数只使用自己栈上的变量，不依赖任何外部数据，可以允许有该函数的多个副本在运行，因为每个调用者产生的函数栈都是相互独立的；
• 不可重入函数使用了一些系统资源，如果被中断的话，可能会出现问题；

• 显式可重入：所有函数的参数都是值传递，并且只使用本地栈变量，那么函数就是显示可重入的，无论如何调用，都是可重入的，是绝对无条件的。

• 隐式可重入：可重入函数中的一些参数是引用传递，只有在调用线程的时候传递指向非共享数据的指针时，它才是可重入的，是相对有条件的。

• 函数内部不使用静态或者全局数据
• 函数不返回静态或全局数据，数据的产生都由调用者提供
• 不调用不可重入函数

5. 小结