可重入程序是通过减少对换数量来改善系统性能的

作为一名开发者，我们总是在追求更高的性能、更快的响应。当我们谈论优化时，通常会想到算法优化、缓存、并发编程等。但今天，我想介绍一个相对底层却极为强大的概念——可重入程序。你可能听过它，但未必知道它如何通过一个关键机制——“减少对换数量”——来成为改善整个系统性能的幕后英雄。

首先，什么是“对换”？

在深入探讨之前，我们必须理解“对换”是什么。在操作系统的内存管理中，当物理内存不足时，系统需要将内存中暂时不用的部分进程的数据转移到磁盘的交换区，以腾出空间给急需内存的进程使用。这个过程称为“换出”；当需要那些数据时，再将其从磁盘读回内存，这个过程称为“换入”。这一出一进，合称“对换”。

对换的代价是巨大的：

因此，减少对换次数是提升系统整体性能和响应能力的关键。

可重入程序的核心特点是：它的代码段在执行过程中不会被改变。无论多少个进程或线程同时调用它，它们都共享同一份物理代码，而各自拥有独立的数据区。

一个典型的例子就是标准库函数（如 printf）或共享库（如 .dll 或 .so 文件）。成千上万的进程可以同时使用同一个 libc.so，而内存中只需要加载一份。

现在，让我们把“可重入”和“对换”联系起来。假设一个不可重入的程序（或者说，一个普通的私有程序）被100个进程使用。在内存中，可能会有这个程序的100份代码副本。

当系统内存紧张时，会发生什么？

场景A（不可重入程序）：操作系统可能需要将这100份几乎相同的代码副本中的一部分换出到磁盘。这会产生大量的对换操作，消耗宝贵的磁盘I/O带宽和CPU时间。
场景B（可重入程序）：由于所有进程共享同一份代码副本，内存中只有一份。即使内存再紧张，系统也只需要决定这一份代码的“命运”。
1. 如果它正在被频繁使用：它很可能一直被保留在内存中，根本不会被换出。这完全避免了与这个程序相关的所有对换。
2. 即使需要换出：也只发生一次换出操作。当某个进程需要时，再将其一次换入，之后所有进程都能立即再次共享它。

看，这就是性能提升的根源！ 可重入程序通过极大地减少需要被换出的内存页面数量，直接降低了系统发生对换的频率和规模。

想象一个大型办公室：

不可重入程序就像给每位员工都打印了一本厚重的《员工手册》。办公室（内存）很快被手册塞满。当需要腾出空间时，你得把很多本手册搬到仓库（磁盘）去，过程繁琐低效。
可重入程序则像是在办公室中央放了一本唯一的、共享的《员工手册》。大家需要时就去看，但办公室里始终只存在这一本。空间利用率极高，几乎不需要为手册的搬运而烦恼。