线程局部存储：gcc __thread关键字

Posted 2021-06-19 vector6_

gcc __thread关键字

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 <iostream>  
#include <pthread.h>  
#include <unistd.h>

using namespace std; 

const int i=5;  
__thread int var=i;//两种方式效果一样  

static __thread int var2 = 15;//  

static void* worker1(void* arg);  
static void* worker2(void* arg);  

int main(){  
    pthread_t pid1,pid2;  

    static __thread  int temp=10;//修饰函数内的static变量  

    pthread_create(&pid1,NULL,worker1,NULL);  
    pthread_create(&pid2,NULL,worker2,NULL);  
    pthread_join(pid1,NULL);  
    pthread_join(pid2,NULL);  

    cout<<"main var addr :" << &var<<endl;
    cout<<"main var2 addr :" << &var2<<endl;
    cout<<temp<<endl;//输出10  
    return 0;  
}  

static void* worker1(void* arg){  
    cout<<"worker1 var :" << ++var<<endl;//输出 6  
    cout<<"worker1 var addr :" << &var<<endl;
    cout<<"worker1 var2 :" << ++var2<<endl;   
    cout<<"worker1 var2 addr :" << &var2<<endl;
}  

static void* worker2(void* arg){  
    sleep(1);//等待线程1改变var值，验证是否影响线程2  
    cout<< "worker2 var :" << --var<<endl;
    cout<<"worker2 var addr :" << &var<<endl;

    cout<<"worker2 var2 :" << --var2<<endl;   
    cout<<"worker2 var2 addr :" << &var2<<endl;
}

[james_xie@james-desk myCode]$ g++ threadvar.c -o threadvar -lpthread
[james_xie@james-desk myCode]$ ./threadvar 
worker1 var :6
worker1 var addr :0x7f73a20f86f4
worker1 var2 :16
worker1 var2 addr :0x7f73a20f86f8
worker2 var :4
worker2 var addr :0x7f73a18f76f4
worker2 var2 :14
worker2 var2 addr :0x7f73a18f76f8
main var addr :0x7f73a30f0734
main var2 addr :0x7f73a30f0738
10

上面简单的事例中，总共有三个线程（包括主线程），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。