线程局部存储: gcc __thread与c++11 thread_local 关键字

线程局部存储 :

Thread Local Storage
线程局部存储(tls)是一种机制,通过这一机制分配的变量,每个当前线程有一个该变量的实例.

gcc __thread关键字

gcc用于实现tls的运行时模型最初来自于IA-64处理器的ABI,但以后被用到其它处理器上。它需要链接器(ld),动态连接器(ld.so)和系统库(libc.so,libpthread.so)的全力支持.因此它不是到处可用的。

在用户层,用一个新的存储类型关键字:__thread表示这一扩展。例如:

__thread int i;

extern __thread struct state s;

static __thread char *p;

__thread限定符(specifier)可以单独使用,也可带有extern或static限定符,但不能带有其它存储类型的限定符。

__thread可用于全局的静态文件作用域,静态函数作用域或一个类中的静态数据成员。不能用于块作用域,自动或非静态数据成员。

当应用address-of操作符于一个线程局部存储变量时,它被在运行时求值,返回该变量当前线程实例的地址。这样得到的地址可以被其它任何线程使用。当一个线程终止时,任何该线程中的线程局部存储变量都不再有效。静态初始化不会涉及到任何线程局部存储变量的地址。

在c++中,如果一个线程局部存储变量有一个初始化器,它必须是常量表达式。

#include <pthread.h> #include <iostream> #include <unistd.h>  //线程局部存储key __thread int g_mydata = 99;  void* thread_function1(void* args) {     while (true)     {         g_mydata ++;     }      return NULL; }   void* thread_function2(void* args) {     while (true)     {                 std::cout << "g_mydata = " << g_mydata << ", ThreadID: " << pthread_self() << std::endl;         sleep(1);     }      return NULL; }   int main() {     pthread_t threadIDs[2];         pthread_create(&threadIDs[0], NULL, thread_function1, NULL);     pthread_create(&threadIDs[1], NULL, thread_function2, NULL);      for(int i = 0; i < 2; ++i)     {         pthread_join(threadIDs[i], NULL);     }      return 0; } 
[root@localhost testmultithread]# g++ -g -o linuxtls2 linuxtls2.cpp -lpthread [root@localhost testmultithread]# ./linuxtls2 g_mydata = 99, ThreadID: 140243186276096 g_mydata = 99, ThreadID: 140243186276096 g_mydata = 99, ThreadID: 140243186276096 g_mydata = 99, ThreadID: 140243186276096 g_mydata = 99, ThreadID: 140243186276096 g_mydata = 99, ThreadID: 140243186276096 g_mydata = 99, ThreadID: 140243186276096 g_mydata = 99, ThreadID: 140243186276096 g_mydata = 99, ThreadID: 140243186276096 g_mydata = 99, ThreadID: 140243186276096 g_mydata = 99, ThreadID: 140243186276096 

上面简单的事例中,可以看到通过__thread 修饰的变量,在线程中地址都不一样,__thread变量每一个线程有一份独立实体,各个线程的值互不干扰。由于 thread_function1 修改的是自己的 g_mydata,因此 thread_function2 输出 g_mydata 的值始终是 99

C++ 11 的 thread_local 关键字

C++ 11 标准提供了一个新的关键字 thread_local 来定义一个线程变量。使用方法如下:

thread_local int g_mydata = 1; 

有了这个关键字,使用线程局部存储的代码同时在 Windows 和 Linux 运行了。示例如下:

#include <thread> #include <chrono> #include <iostream>  thread_local int g_mydata = 1;  void thread_func1() {     while (true)     {         ++g_mydata;     } }  void thread_func2() {     while (true)     {         std::cout << "g_mydata = " << g_mydata << ", ThreadID = " << std::this_thread::get_id() << std::endl;         std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));     } }  int main() {     std::thread t1(thread_func1);     std::thread t2(thread_func2);      t1.join();     t2.join();      return 0; } 

对于线程局部存储变量,另外需要注意:

  • 对于线程变量,每个线程都会有该变量的一个拷贝,并行不悖,互不干扰。该局部变量一直都在,直到线程退出为止。
  • 系统的线程局部存储区域内存空间并不大,所以尽量不要利用这个空间存储大的数据块,如果不得不使用大的数据块,可以将大的数据块存储在堆内存中,再将该堆内存的地址指针存储在线程局部存储区域。
版权声明:玥玥 发表于 2021-06-06 17:09:26。
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