fclose()、fprintf()、ftell() 是否仅就每个函数本身而言是线程安全的？

Question

Glibc 说 fclose()/fopen()/fprintf()/ftell() 是线程安全的。但是当一个线程正在写入或读取文件而另一个线程正在关闭文件时会发生什么？

假设我有一个看起来像这样的函数

FILE * f; //f is opened when program starts
int log(char * str)
{
   fprintf(f, "%s", str);
   if (ftell(f) > SIZE_LIMIT) {
      pthread_mutex_lock(&mutex);
      if (ftell(f) > SIZE_LIMIT) {
          fclose(f);
          rename(OLD_PATH, NEW_PATH);
          f = open(OLD_PATH, "a");
      }
      pthread_mutex_unlock(&mutex);
   }
} 

这个函数被多个线程用来写入文件。是否安全，即没有崩溃？请注意，函数返回错误很好，我的实验表明程序会间歇性崩溃。

编辑： 1. 正如@2501 所指出的，“在关联文件关闭后，指向 FILE 对象的指针的值是不确定的”，这解释了间歇性崩溃。 如果我使用 freopen 重写代码会怎样？

      pthread_mutex_lock(&mutex);
      if (ftell(f) > SIZE_LIMIT) {
          rename(OLD_PATH, NEW_PATH);
          f = freopen(OLD_PATH, "a", f);
      }
      pthread_mutex_unlock(&mutex);

Answer 1

这些函数中的每一个都会锁定与FILE* 关联的互斥锁。所以这些函数对于特定的FILE* 对象是“原子的”。但是一旦FILE*对象被关闭，就无法使用了。因此，如果FILE* 被关闭并且另一个线程尝试使用该关闭的FILE*，那么您将由于尝试写入已关闭的文件而失败。

请注意，这不包括在不与其他线程同步的情况下更改 f 变量时可能遇到的任何数据竞争。 （从我们看到的代码sn-p来看，并不清楚那里是否有比赛，但我猜可能有）。

Answer 2

使用 fclose 关闭流后，FILE 指针的值是不确定的。这意味着使用它会导致未定义的行为。

7.21.3 文件

4. ... 指向 FILE 对象的指针的值为 关联文件关闭后不确定...

由于 fprintf 调用可能在 fclose() 和 open() 之间由其他线程发生，当指针 f 的值不确定时，行为或您的代码是未定义的。

要定义代码，fprintf 调用和任何其他使用指针的调用也应该被互斥锁锁定。