c - 当程序未链接到 pthreads 库时，为什么 pthread_mutex_lock 总是返回 0(但没有错误)？

Question

我最近偶然发现了 pthreads 库(或者至少它在 Linux Mint 16、Ubuntu EGLIBC 2.17-93ubuntu4、NPTL 2.17、gcc Ubuntu/Linaro 4.8.1-10ubuntu9 中的实现)我认为是非常奇怪的行为。

在编译 pthreads 程序时，我不小心忘记将它与 pthreads 库链接(即，我忘记将 -lpthread 标志添加到 gcc 命令行)。但是，我确实在启用所有警告 (-Wall) 的情况下编译程序，并且绝对没有收到任何警告或错误。当我运行程序时，我想，锁似乎根本不起作用。我花了一点时间才弄清楚，但最终我发现尽管对 pthread_mutex_lock 的所有调用都返回 0(成功)，但锁没有被设置(即，例如，在同一个锁上对 pthread_mutex_lock 的两次连续调用不会暂停执行)。

这是我用来测试和重现行为的概念验证代码:

int main( int argc, char **argv ) {

  pthread_mutex_t mutex;

  pthread_mutex_init( &mutex, NULL );
  pthread_mutex_lock( &mutex );
  pthread_mutex_lock( &mutex );
  pthread_mutex_unlock( &mutex );

  return 0;

}

如果我在没有 -lpthread 标志的情况下编译它，我不会收到任何错误或警告，并且当我运行它时，它会正常运行并完成执行。

me@mybox /tmp $ gcc -Wall mutex.c -o mutex
me@mybox /tmp $ ./mutex
me@mybox /tmp $

如果我使用 -lpthread 标志编译它，我也不会收到任何错误或警告，但当我运行它时，它只是挂起(在第二次调用 pthread_mutex_lock 时)——这应该是预期的行为。

me@mybox /tmp $ gcc -Wall mutex.c -o mutex -lpthread
me@mybox /tmp $ ./mutex
^C
me@mybox /tmp $ 

谁能解释为什么当 -lpthread 标志被省略时(因此程序没有链接到 pthreads 库)，编译器没有显示错误或警告，程序在执行期间也没有显示，但 pthread_mutex_lock 只是返回 0并且不持有锁？

提前感谢您提供的任何线索。

Answer 1

这只是一个猜测，因为我没有看过代码，但我相信这个想法是允许库代码(系统级或第三方)在非多线程程序，不会产生任何开销，也不需要链接 libpthread。由于此类程序没有多线程，因此不需要任何互斥，并且互斥锁的“虚拟”实现不会导致任何问题，除非以不太常规的方式使用互斥锁(例如使用pthread_mutex_trylock 观察互斥量是否已经被锁定)。

如果我的怀疑是正确的，这可能是“两害相权取其轻”。一方面，当您忘记链接 libpthread 时，pthread_mutex_lock 的非工作版本无声地失败确实是错误的。这可能会特别影响使用进程共享互斥锁的程序，这些程序不需要创建线程来 mmap 并将另一个程序创建的进程共享互斥锁用作进程共享互斥锁，您不会观察到其他链接错误丢失pthread_create 等。另一方面，在没有 libpthread 的情况下使用 pthread_mutex_lock 符号会阻止第三方库作者将“线程支持”作为可选功能(以避免必须链接 libpthread)并且可能需要一个“init threads”函数，它实际上不能在多线程程序中安全调用(这是一个单独的问题，我们可以讨论如果您有兴趣，请提出新问题)。库作者的这种行为过去非常普遍(在某种程度上，现在仍然如此)，并且由于不得不与无法“开箱即用”的库作斗争，因此使多线程编程比应有的痛苦得多在多线程环境中。因此，让人们停止这样做具有很大的值(value)。

事实上，我的怀疑得到了这个问题的公认答案的支持:

How to create a library which uses mutexes only if pthread is linked?

此外，互斥锁“虚拟实现”的失败并非完全无声；返回一个错误。你只是没有检查它。