可重入性与线程安全性

在整个文档中，“可重入”和“线程安全”这两个术语用于标记类和函数，以说明它们在多线程应用程序中的使用方式：

• 线程安全的函数可以被多个线程同时调用，即使这些调用使用了共享数据，因为对共享数据的所有引用都经过了串行化处理。
• 重入函数也可以从多个线程同时调用，但前提是每个调用都使用自己的数据。

因此，线程安全的函数总是可重入的，但可重入的函数并不总是线程安全的。

由此延伸，如果一个类的成员函数可以安全地从多个线程调用（只要每个线程使用该类的不同实例），则该类被称为可重入的。如果该类的成员函数可以安全地从多个线程调用（即使所有线程都使用该类的同一实例），则该类是线程安全的。

可重入性

C++ 类通常是可重入的，原因很简单：它们仅访问自身的成员数据。任何线程都可以调用可重入类实例上的成员函数，只要没有其他线程在同一时间调用该类同一实例上的成员函数即可。例如，下面的Counter 类就是可重入的：

class Counter
{
public:
    Counter() { n = 0; }

    void increment() { ++n; }
    void decrement() { --n; }
    int value() const { return n; }

private:
    int n;
};

该类并非线程安全的，因为如果多个线程尝试修改数据成员 `n`，结果将未定义。这是因为 `++ ` 和 `-- ` 运算符并不总是原子的。事实上，它们通常会展开为三条机器指令：

1. 将变量的值加载到寄存器中。
2. 对寄存器的值进行递增或递减。
3. 将寄存器的值写回主内存。

如果线程 A 和线程 B 同时加载变量的旧值、增量或减量其寄存器值，并将其写回主内存，它们最终会相互覆盖，而该变量仅被增量一次！

线程安全

显然，访问必须被串行化：线程 A 必须在不被中断的情况下（原子地）执行步骤 1、2、3，然后线程 B 才能执行相同的步骤；反之亦然。使类具有线程安全性的一个简单方法是，使用 `QMutex` 保护对所有数据成员的访问：

class Counter
{
public:
    Counter() { n = 0; }

    void increment() { QMutexLocker locker(&mutex); ++n; }
    void decrement() { QMutexLocker locker(&mutex); --n; }
    int value() const { QMutexLocker locker(&mutex); return n; }

private:
    mutable QMutex mutex;
    int n;
};

QMutexLocker 类会在其构造函数中自动锁定互斥锁，并在函数结束时调用析构函数时解锁。锁定互斥锁可确保来自不同线程的访问被序列化。 数据成员mutex 使用mutable 修饰符进行声明，因为我们需要在value() 中锁定和解锁互斥锁，而该函数是一个const函数。

关于 Qt 类的说明

许多 Qt 类是可重入的，但它们并非线程安全的，因为要使其线程安全会带来反复锁定和解锁QMutex 的额外开销。例如，QString 是可重入的，但并非线程安全的。 您可以安全地从多个线程同时访问QString 的不同实例，但无法安全地从多个线程同时访问QString 的同一个实例（除非您使用QMutex 自行保护这些访问）。

某些 Qt 类和函数是线程安全的。这些主要是与线程相关的类（例如QMutex ）和基础函数（例如QCoreApplication::postEvent())。