读写同一个文件是线程安全的吗？

Question

我有一个名为“data.txt”的文件。

我有两个线程。

第一个线程，读取文件的全部内容：

while(1){
    char buf[1000];
    FILE* fp = fopen("data.txt","r");
    while(fread(buf,1,1000,fp)>0){
        /* process data */
    }
    fclose(fp);
}

第二个线程将数据追加到文件中：

while(1){
    FILE* fp = fopen("data.txt","a");
    fwrite("hello\n",1,6,fp);
    fclose(fp);
}

在这种情况下读写（WHITOUT any MUTEX or FILELOCKING）是线程安全的吗？ （没有分段错误等...）

Answer 1

首先，大多数标准库函数，除了显式解锁的 I/O 函数之外，都是官方线程安全的。见http://pubs.opengroup.org/onlinepubs/009695399/functions/xsh_chap02_09.html。 http://pubs.opengroup.org/onlinepubs/009695299/functions/flockfile.html 明确指出，flockfile() 不需要，除非有特殊要求。

关于非线程安全的 unlocked 函数的评论很有趣：

当且仅当在调用线程拥有 (FILE *) 对象时调用这些函数时，这些函数可以安全地在多线程程序中使用，就像在成功调用 flockfile() 或 ftrylockfile( ) 函数。

这意味着正常的线程安全保证，锁定函数比你正在做的要强：即使使用相同的FILE指针，它们也是安全的（one fopen() 的结果）。很容易看出同时更新 FILE 结构中的簿记信息会如何破坏它；正常的标准库函数保证不会。

另一方面，C 标准说：“同一个文件是否可以同时打开多次也是实现定义的。”有CERT advisory 可以避免这种情况。这是多个FILE 结构的用例，通过两个fopen() 调用获得，可能没有干预fclose()，对同一个底层物理文件。

该标准定义此实现可能反映某些操作系统的（潜在）限制。

附注：多次成功尝试并发算法并不能保证它是正确的。并发问题是可怕的野兽，以不可预测的方式抬起头。

Answer 2

fread() 和 fwrite() 本质上是非线程安全的。它们不太可能导致你的程序崩溃，但不能保证读写的顺序。

如果您打算同时使用flockfile() 和funlockfile()，则必须使用它们。