Est malloc thread-safe?

Question: "est-malloc réentrant"?

Réponse: non, il n'est pas. Voici une définition de ce qui fait une routine réentrant.

Aucun de la commune versions de malloc vous permettre de re-entrer (par exemple à partir d'un gestionnaire de signal). Notez que réentrante routine ne peut pas utiliser des verrous, et presque tous les malloc versions de l'existence de n'utiliser des verrous (ce qui les rend thread-safe) ou le/les variables statiques (ce qui les rend thread-dangereux et non réentrant).

Toutes les réponses jusqu'à présent de réponse "malloc est thread-safe?", qui est une question entièrement différente. Pour que question, la réponse est ça dépend sur votre bibliothèque d'exécution, et éventuellement sur les drapeaux du compilateur que vous utilisez. Sur tous les UNIX, vous obtiendrez un "thread-safe" malloc par défaut. Sur Windows, l'utilisation /MT, /MTd, /MD ou /MDd indicateurs pour obtenir thread-safe de la bibliothèque d'exécution.

C'est tout à fait une vieille question, et je veux apporter de la fraîcheur selon l'état actuel des choses.

Oui, actuellement malloc() est thread-safe.

De la Bibliothèque GNU C Manuel de Référence de glibc-2.20 [released 2014-09-07]:

void * malloc (size_t size)

Préliminaire: MT-Safe | ...

...
1.2.2.1 POSIX Concepts de Sécurité:

... MT-Safe ou Thread-Safe fonctions sont sans danger pour appeler en présence
d'autres threads. MT, en MT-Safe, signifie Multi Thread.

Être MT-Safe n'implique pas une fonction est atomique, ni qu'il utilise
une partie de la mémoire de la synchronisation des mécanismes POSIX expose à des utilisateurs.
Il est même possible que l'appel à MT-fonctions de Sécurité dans le déroulement de la séquence
pas d'obtenir une MT-combinaison du Coffre. Par exemple, un thread d'appel
deux MT-fonctions de Sécurité, l'une après l'autre n'est pas garantie
comportement équivalent à atomique de l'exécution d'une combinaison des deux
fonctions, depuis appels simultanés dans d'autres threads peuvent interférer dans un
destructeurs.

Ensemble du programme d'optimisations qui pourraient fonctions inline travers de la bibliothèque
les interfaces peuvent exposer dangereux de réorganisation, et donc exécuter inline
à travers la Bibliothèque C de GNU interface n'est pas recommandé. La documentation de l'
MT-l'état de Sécurité n'est pas garantie underwhole-optimisation du programme.
Cependant, les fonctions définies par l'utilisateur visible en-têtes sont conçus pour être
coffre-fort pour inline.

Si vous travaillez avec la GLIBC, la réponse est: Oui, MAIS.

Spécifiquement, oui, MAIS, s'il vous plaît, s'il vous plaît être conscient que, bien que malloc et free sont thread-safe, les fonctions de débogage ne sont pas.

Spécifiquement, il est extrêmement utile mtrace(), mcheck(), et mprobe() fonctions ne sont pas thread-safe. Dans l'un des plus court, rectiligne des réponses que vous ne verrez jamais à partir d'un projet GNU, c'est expliqué ici:

https://sourceware.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=9939

Vous aurez besoin d'examiner d'autres possibilités techniques, telles que la ElectricFence, valgrind, dmalloc, etc.

Donc, si vous voulez dire, "sont le malloc() et free() les fonctions de thread-safe", la réponse est oui. Mais si vous voulez dire, "c'est l'ensemble de malloc/free suite thread-safe", la réponse est NON.

Non, il n'est pas thread-safe. Il peut être une malloc_lock() et malloc_unlock() fonction disponible dans votre bibliothèque C de. Je sais qu'il en existe pour la Newlib de la bibliothèque. J'ai eu à l'utiliser pour mettre en œuvre un mutex pour mon processeur, qui est multi-thread dans le matériel.

Réponse courte: oui, comme de C11, qui est la première version de la norme C qui inclut la notion de threads, malloc et les amis doivent être thread-safe. De nombreux systèmes d'exploitation qui comprennent à la fois fils et un C runtime fait de cette garantie long avant que la norme C fait, mais je ne suis pas prêt à le jurer tous. Cependant, malloc et les amis ne sont pas et n'ont jamais été nécessaires pour être réentrant.

Que les moyens, il est possible d'appeler des malloc et free à partir de plusieurs threads simultanément et ne pas s'inquiéter de verrouillage, aussi longtemps que vous n'êtes pas violer aucune des autres règles d'allocation de mémoire (par exemple, appeler free une fois et une seule fois sur chaque pointeur retourné par malloc). Mais il est pas sûr d'appeler ces fonctions à partir d'un gestionnaire de signal qui pourrait avoir interrompu un appel à malloc ou free dans le fil de la manipulation du signal. Parfois, à l'aide de la fonctionnalité au-delà de la norme ISO C, vous pouvez garantir que la manipulation du fil le signal n'a pas interrompre un appel à malloc ou free, par exemple, avec sigprocmask et sigpause, mais essayez de ne pas le faire sauf si vous n'avez pas d'autre option, parce que c'est dur pour obtenir parfaitement droit.

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Longue réponse avec citation: Le C standard ajouté une notion de threads dans le 2011 révision (lien vers le document N1570, qui est l'approximation la plus proche pour le texte officiel de l'2011 standard à la disposition du public sans frais). Dans le cadre de cette révision, la section 7.1.4 paragraphe 5 états:

Sauf indication contraire dans la description détaillée qui suivent, les fonctions de la bibliothèque de l'empêcher de données courses comme suit: Une fonction de la bibliothèque ne doit pas, directement ou indirectement accès à des objets accessibles par les fils autres que le thread courant, sauf si les objets sont accessibles directement ou indirectement via les arguments de la fonction. Une fonction de la bibliothèque ne doit pas, directement ou indirectement, de modifier des objets accessibles par les fils autres que le thread courant, sauf si les objets sont accessibles directement ou indirectement par l'intermédiaire de la fonction non-const arguments. Les implémentations peuvent partager leurs propres objets internes entre les threads si les objets ne sont pas visibles pour les utilisateurs et sont protégés contre les données courses.

[note: Cela signifie, par exemple, qu'une mise en œuvre n'est pas autorisé à utiliser un objet statique à des fins internes, sans synchronisation, car il pourrait causer une données de course, même dans des programmes qui ne sont pas explicitement partager des objets entre les threads. De même, une mise en œuvre de memcpy est pas autorisé à copier des octets au-delà de la durée déterminée de l'objet de destination, puis de restaurer les valeurs d'origine, car il pourrait causer de données course si le programme partagé ces octets entre les threads.]

Comme je le comprends, c'est un travail de longue haleine manière de dire que la bibliothèque de fonctions définies par la norme doivent être thread-safe (dans le sens habituel: vous pouvez appeler à partir de plusieurs threads simultanément, sans avoir à vous bloquer vous-même, aussi longtemps qu'ils ne finissent pas s'entrechoquant sur les données passées en argument) à moins que la documentation d'une fonction spécifique spécifiquement dit qu'il ne l'est pas.

Puis, 7.22.3p2 confirme que malloc, calloc, realloc, aligned_alloc, et libre, en particulier, sont thread-safe:

Aux fins de la détermination de l'existence d'une base de données de la race, de fonctions d'allocation de mémoire se comportent comme s'ils accessibles uniquement pour les emplacements de la mémoire accessible par le biais de leurs arguments et pas d'autres statique de la durée de stockage. Ces fonctions peuvent, toutefois, visiblement modifier l'espace de stockage qu'ils allouer ou libérer. Un appel gratuit ou realloc qui libère une région p de la mémoire, qui se synchronise avec toute attribution d'appel qui alloue la totalité ou une partie de la région p. Cette synchronisation se produit après l'accès de p par la désallocation de la fonction, et avant tout l'accès par l'attribution de la fonction.

Revanche ce qu'il dit à propos de strtok, ce qui n'est pas et n'a jamais été thread-safe, dans 7.24.5.8p6:

La fonction strtok n'est pas nécessaire pour éviter de données des courses avec d'autres appels à la fonction strtok.

[note de bas de page: Le strtok_s fonction peut être utilisé à la place pour éviter de données courses.]

(commentaire sur la note: ne pas utiliser strtok_s, utilisez strsep.)

Les anciennes versions du C standard ne rien dire à propos de la sécurité des threads. Cependant, ils ne dire quelque chose à propos de la réentrée, parce que les signaux ont toujours fait partie de la norme. Et c'est ce qu'ils ont dit, revenons à l'origine 1989 C ANSI standard (ce document a nigh-un libellé identique à, mais très différente de la section numérotation à partir de la norme ISO C standard qui est sorti l'année suivante):

Si [a] du signal se produit que sur le résultat de l'appel à l'abandon
ou augmenter la fonction, le comportement est indéfini si le gestionnaire de signal
appelle une fonction de la bibliothèque standard, autres que le signal
fonction elle-même ou se réfère à n'importe quel objet avec la durée de stockage statique
autrement que par l'attribution d'une valeur à une mémoire statique durée variable
de type volatile sig_atomic_t . En outre, si un tel appel à la
la fonction de signal résultats dans un SIG_ERR, de la valeur de errno est
durée indéterminée.

Qui est un travail de longue haleine façon de dire que les fonctions de la bibliothèque C sont pas doivent être réentrant comme une règle générale. Très libellé similaire apparaît toujours en C11, 7.14.1.1p5:

Si [a] du signal se produit que sur le résultat de l'appel de l'abandon ou de soulever la fonction, le comportement est indéfini si le gestionnaire de signal se réfère à un objet statique ou thread durée de stockage qui n'est pas un lock-atomique sans autre objet que par l'attribution d'une valeur à un objet déclaré que l'instabilité des sig_atomic_t, ou le gestionnaire de signal appelle une fonction de la bibliothèque standard, autres que la fonction d'annulation, le _Exit fonction, le quick_exit fonction, ou de la fonction de signal avec le premier argument égal au numéro de signal correspondant au signal qui a provoqué l'invocation de la gestionnaire. En outre, si un tel appel à la fonction de signal résultats dans un SIG_ERR, de la valeur de errno est indéterminée.

[note de bas de page: Si un signal est généré par un asynchrones gestionnaire de signal, le comportement est indéfini.]

POSIX nécessite un beaucoup plus de temps, mais toujours courte par rapport à la taille globale de la bibliothèque C, la liste des fonctions en toute sécurité être appelé à partir d'un "asynchrone gestionnaire de signal", et définit également plus en détail les circonstances dans lesquelles un signal de "se produire que sur le résultat de l'appel de l'abandon ou de soulever la fonction". Si vous faites quelque chose de non trivial avec des signaux, vous êtes probablement à l'écriture de code destiné à être exécuté sur un système d'exploitation Unix nature (contrairement à Windows, MVS, ou quelque chose d'intégré qui n'a sans doute pas complète hébergé mise en œuvre de C en premier lieu), et vous devez vous familiariser avec les POSIX exigences pour eux, ainsi que la norme ISO C exigences.