本篇文章来介绍一下关于线程局部存储的一些概念
线程局部存储（Thread Local Storage，TLS）是一种编程技术，用于为每个线程提供独立的变量副本。它允许在多线程程序中创建全局变量的多个实例，每个实例都与特定的线程相关联。
传统上，全局变量是所有线程共享的，在并发环境下可能导致竞态条件和数据访问冲突。而通过使用线程局部存储，可以使每个线程都拥有自己独立的变量副本，从而避免了竞态条件问题。
线程局部存储通常用于以下情况：
- 线程特定数据：某些数据只对特定线程有意义，并且需要在线程内保持状态。
- 全局状态隔离：将全局状态分离为每个线程的私有副本，以提高并发性能。
- 线程上下文保存：将当前执行线程的上下文信息保存在特定于该线程的变量中。
在C++中，可以使用
thread_local关键字来声明具有线程局部存储语义的变量。这样声明的变量将为每个执行线程维护一个独立的副本。
以下是代码实例:
#include <iostream> #include <thread> thread_local int tls_variable = 0; void thread_function() { tls_variable += 1; std::cout << "Thread ID: " << std::this_thread::get_id() << ", TLS variable: " << tls_variable << std::endl; } int main() { std::thread t1(thread_function); std::thread t2(thread_function); t1.join(); t2.join(); return 0; }
上述示例中，每个线程都有自己独立的
tls_variable副本。在线程函数内部，对该变量的修改只会影响到当前线程的副本。输出结果将显示每个线程对变量进行递增操作后的值。需要注意的是，TLS仅在C++11及以上版本中可用，并且只能用于具有静态或线程存储期的变量，不能用于自动或动态分配的变量。
windows线程存储API：
在Windows平台上，可以使用以下API来实现线程局部存储（Thread Local Storage）：
- TlsAlloc：用于分配一个TLS索引，返回一个TLS索引值。该索引将用作线程特定数据的唯一标识符。
- TlsFree：释放先前分配的TLS索引。
- TlsSetValue：设置当前线程中与给定TLS索引相关联的值。
- TlsGetValue：获取当前线程中与给定TLS索引相关联的值。
这四个函数的综合使用代码实例：
#include <iostream> #include <windows.h> DWORD tlsIndex; // 全局变量用于保存TLS索引 void ThreadFunction() { int* threadData = new int(42); TlsSetValue(tlsIndex, threadData); // 将线程特定数据存储到TLS中 int* retrievedData = static_cast<int*>(TlsGetValue(tlsIndex)); // 从TLS中获取线程特定数据 std::cout << "Thread ID: " << GetCurrentThreadId() << ", Thread-specific data: " << *retrievedData << std::endl; delete retrievedData; // 释放内存 } int main() { tlsIndex = TlsAlloc(); // 分配一个新的TLS索引 if (tlsIndex == TLS_OUT_OF_INDEXES) { std::cerr << "Failed to allocate TLS index." << std::endl; return -1; } std::thread t1(ThreadFunction); std::thread t2(ThreadFunction); t1.join(); t2.join(); TlsFree(tlsIndex); // 释放TLS索引 return 0; }
在上述示例中，使用
TlsAlloc函数分配一个新的TLS索引，然后在每个线程的函数中使用TlsSetValue将线程特定数据存储到TLS中。在主函数中，创建两个线程，并通过调用TlsGetValue来检索并输出线程特定数据。最后，使用TlsFree释放TLS索引。需要注意的是，上述代码仅为演示目的，并未考虑异常处理和内存泄漏等问题。实际应用中，请根据具体需求进行合适的错误处理和资源管理。
linux中完成线程局部存储的任务函数
在Linux中，可以使用线程局部存储（Thread Local Storage，TLS）来实现线程特定的数据。
#include <iostream> #include <pthread.h> // 定义线程局部数据键 pthread_key_t tls_key; // 线程退出时的清理函数 void cleanup(void* value) { std::cout << "Cleaning up thread-local data: " << *(int*)value << std::endl; delete (int*)value; } // 线程函数 void* thread_func(void* arg) { // 创建一个动态分配的整数，并将其存储到线程局部存储中 int* value = new int(42); pthread_setspecific(tls_key, value); // 获取线程局部存储中的值，并打印出来 std::cout << "Thread-local value: " << *(int*)pthread_getspecific(tls_key) << std::endl; return nullptr; } int main() { // 创建线程局部数据键 pthread_key_create(&tls_key, cleanup); // 创建多个线程并运行 const int num_threads = 3; pthread_t threads[num_threads]; for (int i = 0; i < num_threads; ++i) { pthread_create(&threads[i], nullptr, thread_func, nullptr); } // 等待所有线程结束并回收资源 for (int i = 0; i < num_threads; ++i) { pthread_join(threads[i], nullptr); } // 销毁线程局部数据键 pthread_key_delete(tls_key); return 0; }
这段代码创建了一个线程局部存储键
tls_key，并在每个线程中将不同的整数值存储到线程局部存储中。当每个线程结束时，会调用清理函数cleanup来释放动态分配的内存。请注意，在编译时需要链接
pthread库（使用-lpthread参数）。
linux实现线程存储的总结:
在Linux中，可以使用线程局部存储（Thread Local Storage，TLS）来实现线程特定的数据。以下是对线程局部任务存储函数的总结：
- 首先，需要包含头文件
pthread.h。- 使用
pthread_key_t类型定义一个线程局部数据键。- 定义一个清理函数，在线程退出时调用该函数来释放分配的内存。清理函数的参数类型为
void*。- 在主函数或其他适当位置创建线程局部数据键，使用
pthread_key_create()函数。该函数接受两个参数：指向pthread_key_t的指针和清理函数指针。- 创建并运行多个线程。在线程函数中，使用
pthread_setspecific()函数将要存储的值与键关联起来。该函数接受两个参数：线程局部数据键和要存储的值。- 若要访问已存储在线程局部存储中的值，可以使用
pthread_getspecific()函数，并传入相应的线程局部数据键作为参数。- 线程结束后，在清理函数中释放动态分配的内存或执行其他必要操作。
- 最后，在程序结束前或合适的地方销毁线程局部数据键，使用
pthread_key_delete()函数进行销毁。请注意，在编译时需要链接
pthread库（使用-lpthread参数）。这样就完成了在Linux上使用线程局部存储函数的过程。
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