# 前言
newlib 的 strtod、sprintf、sscanf、snprintf、vsnprintf 这些函数都是非线程安全的，这些函数的行为和 keil \ IAR 以及我们的认知并不一样，这些函数在使用 %f or %lf 来输出浮点时，会在申请一块 3.5K 左右的内存空间，该内存空间只申请一次，且不释放。作为全局内存使用。如果有多个线程同时调用 sprintf 来字符串化浮点数据，会有几率或较大几率导致系统死机（尤其是多个线程高密度的调用 sprintf 来输出浮点数据）。如果仅用来输出字符串或整形数据，则不会出该问题，即该问题仅局限于浮点数这一块。
总而言之，sprintf、sscanf、snprintf、vsnprintf、sscanf 这些函数在不处理浮点数相关的时候还是线程安全的，一旦涉及到浮点数 %f or %lf 就会申请一块公共的内存空间 (3.5KB) 导致线程的不安全；而 strtod 以及 printf 是彻头彻底的线程不安全（printf 线程不安全是正常的，printf 在哪个编译链下都是线程不安全的；而 strtod、sprintf 等函数理论上都应该是线程安全的 https://manpages.courier-mta.org/htmlman3/strtod.3.html）。
# 版本
以下说明仅对于：
1、FreeRTOS v9.0.0（https://github.com/FreeRTOS/FreeRTOS/tree/V9.0.0）
2、GNU Arm Embedded Toolchain 10-2020-q4-major（https://launchpad.net/gcc-arm-embedded/10.0/10-2020-q4-major）内置的 newlib 库
# FreeRTOS 对 newlib 的支持
当我们使用 FreeRTOS 的同时，需要值得注意的是，必须要使我们的执行任务处于线程安全之中，否者将会容易出现数据访问异常；而对 newlib 库来讲，其本身是默认不带线程安全保护的（因其内部大多数调用了 malloc() 等内存分配函数），虽是这样，但 FreeRTOS 仍为其上下文管理提供支持，因此当我们在 FreeRTOSconfig.h 中添加：#define configUSE_NEWLIB_REENTRANT 1 // newlib sprintf、strtok 等的线程安全需要... ，那么，在使用此选项时 FreeRTOS 将执行以下操作（在 task.c 中）：
- 对于每个任务，在任务控制块 (TCB) 中分配并初始化一个 newlib 重入结构。
- 每次任务切换，设置
_impure_ptr指向新激活任务的可重入结构。 - 在任务销毁时，清理重入结构（帮助 newlib 释放任何相关内存）。
当然，newlib 支持是已经包含在 FreeRTOS 的普遍需求中了，但 FreeRTOS 维护者本身并未使用。FreeRTOS 是不负责由此产生的 newlib 操作的，因此用户必须熟悉 newlib，并且必须提供必要存根的系统级实现，即这部分还需要您的供应商提供内置 newlib 中内存管理线程安全的支持，否者，就自己设计实现了一个系统级的内存管理线程安全（主要是 malloc() 等函数的可重入等问题）
# 当在 FreeRTOS 中直接使用 newlib 库的 printf/sprintf/snprintf/vsprintf/vsnprintf 时出现的问题
前面说了 newlib 库本身是默认不带线程安全保护，因此使得一些调用了 malloc() 函数的 API 函数线程不安全了，这样的结果往往就会导致出现 Hardfault 异常，因此也写了 ARM Cortex-M3/M4/M7 Hardfault 异常分析 这篇笔记。嘛，摊牌了，是来填坑的。
至于这种情况，网上出现很多这样的问题（本次碰到了，为了避免忘记，所以也记录一下吧）：
FreeRTOS 社区：
HardFault from printf - freertos 9.0.0 / stm32f0 / gcc-arm-eabi 7.2.0
How to make printf/sprintf/strtod thread safe
How to catch code that caused the hard fault
I/O Hardfault
ST 社区：
HardFault Debug in STM32CubeIDE
BUG: CubeMX FreeRTOS projects corrupt memory
注意：在 CubeMX 中生成的，对 newlib 库可重入函数 _sbrk () 的实现，需要干掉它（至少在我对它进行编译的时候，出现 Hardfault 异常的可能性更大）
stackoverflow 社区：
problem with sprint/printf with freeRTOS on stm32f7
附：newlib 可重入问题及外部接口定义
Reentrancy
Definitions for OS interface
# 调用 printf/sprintf/snprintf/vsprintf/vsnprintf 的线程安全处理
在使用 printf/sprintf/snprintf/vsprintf/vsnprintf 等 newlib 库中的 I/O 输入输出 API 函数时，由于其调用了 malloc() 函数等问题，导致整个任务线程处于非安全状态，然而对于一些任意内部使用 malloc 系列或依赖于特定于线程的可重入上下文的库，您往往无能为力，因为您并没用这么大的精力去主动对 malloc() 等函数进行加锁保护。那么不如考虑一下大佬提供的如下操作：
https://nadler.com/embedded/newlibAndFreeRTOS.html
https://nadler.com/embedded/NXP_newlibAndFreeRTOS.html
https://github.com/DRNadler/FreeRTOS_helpers
# newlib 下 memcpy/memset 函数可能导致的死机问题
在 newlib 下面的 memcpy 以及 memset 等函数是不考虑字节对齐问题的，这可能会导致指针地址为非字节对齐时直接死机。
详见：https://github.com/lvgl/lvgl/issues/2790#issuecomment-980481374
