线程私有数据

Posted 2020-09-19 zsychanpin

在多线程程序中。常常要用全局变量来实现多个函数间的数据共享。

因为数据空间是共享的。因此全局变量也为全部线程共同拥有。

測试代码例如以下：

[cpp] view plaincopy

1. #include <stdio.h>  
2. #include <pthread.h>  
3. #include <unistd.h>  
4. #include <stdlib.h>  
5.   
6. int key = 100; //全局变量  
7.   
8. void *helloworld_one(void *arg)  
9. {  
10.     printf("the message is %s\n",(char *)arg);  
11.     key = 10;  
12.     printf("key=%d, the child id is %lu\n", key, pthread_self());  
13.       
14.     return NULL;  
15. }  
16.   
17. void *helloworld_two(void *arg)  
18. {  
19.     printf("the message is %s\n", (char *)arg);  
20.     sleep(1);  
21.     printf("key=%d, the child id is %lu\n", key, pthread_self());  
22.       
23.     return NULL;  
24. }  
25.   
26. int main(int argc, char *argv[])  
27. {  
28.     pthread_t thread_id_one;  
29.     pthread_t thread_id_two;  
30.   
31.     //创建线程  
32.     pthread_create(&thread_id_one, NULL, helloworld_one, "helloworld_one");  
33.     pthread_create(&thread_id_two, NULL, helloworld_two, "helloworld_two");  
34.       
35.     //等待线程结束。回收资源  
36.     pthread_join(thread_id_one, NULL);  
37.     pthread_join(thread_id_two, NULL);  
38.       
39.     return 0;  
40. }  

执行结果例如以下：

由执行结果能够看出，当中一个线程对全局变量的改动将影响到还有一个线程的訪问。

但有时应用程序设计中必要提供线程私有的全局变量，这个变量仅在线程中有效，但却能够跨过多个函数訪问。

比方在程序里可能须要每一个线程维护一个链表，而会使用同样的函数来操作这个链表。最简单的方法就是使用同名而不同变量地址的线程相关数据结构。

这种数据结构能够由 Posix 线程库维护。成为线程私有数据 (Thread-specific Data，或称为 TSD)。

以下接口所需头文件：

#include <pthread.h> 

1）创建线程私有数据

int pthread_key_create(pthread_key_t *key, void (*destructor)(void*));

功能：

创建一个类型为 pthread_key_t 类型的私有数据变量( key )。

參数：

key：在分配( malloc )线程私有数据之前，须要创建和线程私有数据相关联的键( key )，这个键的功能是获得对线程私有数据的訪问权。

destructor：清理函数名字( 如：fun )。当线程退出时，假设线程私有数据地址不是非 NULL，此函数会自己主动被调用。该函数指针能够设成 NULL ，这样系统将调用默认的清理函数。

回调函数其定义例如以下：

void fun(void *arg)

{

// arg 为 key 值

}

返回值：

成功：0

失败：非 0

不论哪个线程调用 pthread_key_create()，所创建的 key 都是全部线程可訪问，但各个线程可依据自己的须要往 key 中填入不同的值，相当于提供了一个同名不同值的变量。

2）注销线程私有数据

int pthread_key_delete(pthread_key_t key);

功能：

注销线程私有数据。

这个函数并不会检查当前是否有线程正使用线程私有数据( key )，也不会调用清理函数 destructor() ，而仅仅是将线程私有数据( key )释放以供下一次调用 pthread_key_create() 使用。

參数：

key：待注销的私有数据。

返回值：

成功：0

失败：非 0

3）设置线程私有数据的关联

int pthread_setspecific(pthread_key_t key, const void *value);

功能：

设置线程私有数据( key ) 和 value 关联，注意，是 value 的值（不是所指的内容）和 key 相关联。

參数：

key：线程私有数据。

value：和 key 相关联的指针。

返回值：

成功：0

失败：非 0

4）读取线程私有数据所关联的值

void *pthread_getspecific(pthread_key_t key);

功能：

读取线程私有数据( key )所关联的值。

參数：

key：线程私有数据。

返回值：

成功：线程私有数据( key )所关联的值。

失败：NULL

演示样例代码例如以下：

[cpp] view plaincopy

1. // this is the test code for pthread_key   
2. #include <stdio.h>   
3. #include <pthread.h>   
4.   
5. pthread_key_t key;  // 私有数据。全局变量  
6.   
7. void echomsg(void *t)   
8. {   
9.     printf("[destructor] thread_id = %lu, param = %p\n", pthread_self(), t);   
10. }   
11.   
12. void *child1(void *arg)   
13. {   
14.     int i = 10;  
15.       
16.     pthread_t tid = pthread_self(); //线程号  
17.     printf("\nset key value %d in thread %lu\n", i, tid);   
18.       
19.     pthread_setspecific(key, &i); // 设置私有数据  
20.       
21.     printf("thread one sleep 2 until thread two finish\n\n");  
22.     sleep(2);   
23.     printf("\nthread %lu returns %d, add is %p\n",  
24.         tid, *((int *)pthread_getspecific(key)), pthread_getspecific(key) );   
25. }   
26.   
27. void *child2(void *arg)   
28. {   
29.     int temp = 20;  
30.       
31.     pthread_t tid = pthread_self();  //线程号  
32.     printf("\nset key value %d in thread %lu\n", temp, tid);   
33.       
34.     pthread_setspecific(key, &temp); //设置私有数据  
35.       
36.     sleep(1);   
37.     printf("thread %lu returns %d, add is %p\n",   
38.         tid, *((int *)pthread_getspecific(key)), pthread_getspecific(key));   
39. }   
40.   
41. int main(void)   
42. {   
43.     pthread_t tid1,tid2;   
44.     pthread_key_create(&key, echomsg); // 创建  
45.       
46.     pthread_create(&tid1, NULL, child1, NULL);   
47.     pthread_create(&tid2, NULL, child2, NULL);   
48.     pthread_join(tid1, NULL);  
49.     pthread_join(tid2, NULL);  
50.       
51.     pthread_key_delete(key); // 注销  
52.       
53.     return 0;   
54. }   

执行结果例如以下：

从执行结果来看，各线程对自己的私有数据操作互不影响。也就是说，尽管 key 是同名且全局，但訪问的内存空间并非同一个。

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