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我们正在使用 C 在 ARM 内核上构建系统（即嵌入式系统）。问题是：我们如何才能以正式的方式避免重入问题，以便我们确信所有重入错误都已消除。我猜这可能不是一个实际的愿望，但对于任何系统来说肯定很重要。

只是为了讨论，我想绘制 UML 图或拥有一个完整的状态机将是一个好的开始（但是在整个系统开发之后如何生成它呢？）。有关如何使用状态机/UML 图进行分析的任何建议？

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快速修复，如果您怀疑某事：

int some_func(int x, int y)
{
    static volatile int do_not_enter_twice = 0;
    assert(!(do_not_enter_twice++));

    /* some_func continued */

    do_not_enter_twice--;
    return whatever;
}

更长的答案：
使用一些工具制作调用图并从那里手动继续。

于 2010-01-25T13:21:27.133 回答
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我不确定您要解决的问题，但让我做一个有根据的猜测。

第一点是确定可能有问题的功能。重入通过递归调用发生，递归调用可能会遍历多个嵌套调用，甚至被回调/依赖注入隐藏，或者被多个线程中使用的函数隐藏。

您可以绘制有向调用图。假设函数 A 调用 B 和 C，函数 B 调用 D、E 和 F，函数 C 什么都不调用，等等。多线程时为每个线程绘制这个。如果图中存在循环，则构成该循环的所有函数都需要是可重入安全的。在这种情况下，您可以忽略子分支。在多个线程中使用的函数也需要是安全的，但现在包括所有子分支，因为您不确切知道每个线程当前在哪里。当使用锁时，事情会变得越来越复杂，所以让我们暂时忽略这一点。

这一步肯定可以通过代码分析工具自动化。

既然功能已经确定，

  • 仅依赖于其函数本地数据的函数通常是安全的。这是函数式编程的优点之一。
  • 应仔细检查依赖于外部数据（不在函数范围内）的函数，了解外部数据何时何地发生变化尤为重要。
  • 更改外部数据的函数应该发出危险信号并激活响亮的警报器，尤其是在多线程时。
于 2010-01-25T13:26:09.447 回答
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DMS Software Reengineering Toolkit及其 C 前端是一个可以计算巨大调用图的工具。C前端用于解析C代码；DMS 内置了计算控制和数据流分析、指向分析和提取调用直接和间接调用通过指针事实的机制

DMS 已用于为包含3500 万行 C 代码（= 250,000 个函数）的 C 源代码系统构建调用图，然后从该调用图中提取信息。在构建像这样的大型图时，一个关键问题是尽可能准确地计算指向信息（完美地做到这一点存在理论上的硬性限制），以便间接函数调用保守地针对最少数量的误报目标。

就您而言，正如其他作者所指出的那样，要提取的信息是“有一个循环吗？” 在这个调用图中。

在这种规模下，您不想手动执行此操作，并且每次为生产构建做好准备时都需要重新执行此操作。所以机械化检查会很有意义。

于 2010-01-30T04:37:37.387 回答
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我会做两件事来检查你的代码。彻底的小组代码审查（目的是只发现重入错误，而不是样式或其他错误）。其次，对问题进行实际攻击。

例如：

int myfunction(int x, int y) {
    REENTRANCE_CHECK;
    ... body of function
}

现在您可以将#define REENTRANCE_CHECK 设为空（用于生产）或某些检查函数的代码永远不会重新输入。在启用这些检查的情况下运行你的测试（如果你没有测试，那么在你的设备上运行它并连接调试器），看看是否有任何问题。

同样，您可以添加调试逻辑来检测对全局状态的不正确更新。编写使用锁的代码（如果它们在已经持有时被获取，则断言。

像这样的东西：

int my_global;
DEFINE_GLOBAL_LOCK(my_global);

void my_dangerous_function() {
    ...
    LOCK_GLOBAL(my_global);
    .. some critical section of code that uses my_global.
    UNLOCK_GLOBAL(my_global);
    ...
}

同样，DECLARE_GLOBAL_LOCK、LOCK_GLOBAL 和 UNLOCK_GLOBAL 可以被 #defined 为真正的锁定代码（当然你必须编写）用于测试，而对于生产它们可以被 #defined 为空。

这种方法只有在您找到并包装对全局状态的所有访问时才有效，但是通过搜索很容易。

于 2010-01-30T04:23:55.257 回答