C/C++におけるリエントラント関数（再入可能関数）とは？条件とコード例を解説

この記事では、CやC++におけるリエントラント関数（再入可能関数）について詳しく解説します。

ある関数が実行中に割り込みを受け付け、ISR（Interrupt Service Routine：割り込みサービスルーチン）の処理を完了した後、中断したタスクを安全に再開できる場合、その関数はリエントラント関数と呼ばれます。この種の関数は、再帰処理やハードウェア割り込みハンドリングなど、さまざまな場面で活用されています。

リエントラント関数が満たすべき条件

関数がリエントラントであるためには、以下の性質を備えている必要があります。

• グローバル変数や静的変数を使用しない：使用すること自体に言語上の制限はありませんが、一般的には推奨されません。割り込みによってグローバル変数の値が変更される可能性があり、ISRから戻った後に関数が予期しない新しい値を読み込んでしまい、実行結果が変わってしまう恐れがあるためです。

• 自身のコードを変更しない：リエントラント関数は、実行中に自分自身のコードを書き換えてはなりません。関数の動作は、コード全体を通じて常に同一である必要があります。

• 非リエントラント関数を呼び出さない：リエントラント関数は、他の非リエントラント関数を呼び出してもいけません。呼び出し先が非リエントラントであれば、関数全体としての再入可能性が損なわれるためです。

非リエントラント関数の例

int x;
int my_function() {
    return x * 10;
}
int my_second_function() {
    return my_function() * 20;
}

上記の2つの関数は、いずれも非リエントラントです。1つ目の my_function はグローバル変数 x を使用しているためリエントラントではありません。また、2つ目の my_second_function は非リエントラント関数である my_function を呼び出しているため、これもリエントラント関数とは言えません。

リエントラント関数の例

int my_function(int x) {
    return x * 10;
}
int my_second_function(int x) {
    return my_function(x) * 20;
}

一方、こちらの例では、必要な値をすべて引数として受け渡しているため、グローバル変数に依存していません。呼び出し先の my_function もリエントラントであるため、この2つの関数はリエントラント関数となっています。

このように、状態を引数として明示的に渡し、外部の共有データに依存しない設計にすることが、リエントラントな関数を作るための基本となります。