thread_local變量

thread_local變量是C++ 11新引入的一種存儲類型。它會影響變量的存儲周期(Storage duration)，C++中有4種存儲周期：

1. automatic
2. static
3. dynamic
4. thread
   

有且只有thread_local關鍵字修飾的變量具有線程周期(thread duration)，這些變量(或者說對象）在線程開始的時候被生成(allocated)，在線程結束的時候被銷毀(deallocated)。並且每 一個線程都擁有一個獨立的變量實例(Each thread has its own instance of the object)。thread_local 可以和static 與 extern關鍵字聯合使用，這將影響變量的鏈接屬性(to adjust linkage)。

 

那么，哪些變量可以被聲明為thread_local？以下3類都是ok的

1. 命名空間下的全局變量
2. 類的static成員變量
3. 本地變量

下面引用《C++ Concurrency in Action》書中的例子來說明這3種情況：

           thread_local  
          int x;   
          // 
          A thread-local variable at namespace scope 
          
 
          class X 
          
{ 
          
     
          static thread_local std:: 
          string s;  
          // 
          A thread-local static class data member 
          
}; 
          
 
          static thread_local std:: 
          string X::s;   
          // 
          The definition of X::s is required 
          
 
          
 
          void foo() 
          
{ 
          
    thread_local std::vector< 
          int> v;   
          // 
          A thread-local local variable 
          
} 
         

 

 

既然每個線程都擁有一份獨立的thread_local變量，那么就有2個問題需要考慮：

1. 各線程的thread_local變量是如何初始化的
2. 各線程的thread_local變量在初始化之后擁有怎樣的生命周期，特別是被聲明為thread_local的本地變量(local variables)

下面的代碼可以幫助回答這2個問題，我的測試環境是vs2015。

輸出的前3行打印能幫助解答thread_local變量是如何初始化的，可以看到每個線程都會進行一次初始化，例子中的g_n在主線程中最早被初始化為1，隨后被修改為2和3，但這些修改操作並不影響g_n在線程t2和t3中的初始值(值為1)，雖然t2和t3線程啟動的時候主線程中的變量值已經被更新為3，所以主線程、thread1、thread2打印結果分別為3，2，2。

后6行打印說明了一個事實，聲明為thread_local的本地變量在線程中是持續存在的，不同於普通臨時變量的生命周期，它具有static變量一樣的初始化特征和生命周期，雖然它並沒有被聲明為static。例子中foo函數中的thread_local變量 i 在每個線程第一次執行到的時候初始化，在每個線程各自累加，在線程結束時釋放。

 

           #include <thread> 
          
 
          
thread_local  
          int g_n =  
          1; 
          
 
          
 
          void f() 
          
{ 
          
    g_n++; 
          
    printf( 
          " 
          id=%d, n=%d\n 
          ", std::this_thread::get_id(),g_n); 
          
} 
          
 
          
 
          void foo() 
          
{ 
          
    thread_local  
          int i= 
          0; 
          
    printf( 
          " 
          id=%d, n=%d\n 
          ", std::this_thread::get_id(), i); 
          
    i++; 
          
} 
          
 
          
 
          void f2() 
          
{ 
          
    foo(); 
          
    foo(); 
          
} 
          
 
          
 
          int main() 
          
{ 
          
    g_n++;  
          
    f();     
          
    std::thread t1(f); 
          
    std::thread t2(f); 
          
     
          
    t1.join(); 
          
    t2.join(); 
          
 
          
 
          
    f2(); 
          
    std::thread t4(f2); 
          
    std::thread t5(f2); 
          
 
          
    t4.join(); 
          
    t5.join(); 
          
     
          return  
          0; 
          
} 
         

 

輸出（id值是每次運行時變的）：

id=8004, n=3

id=8008, n=2
id=8012, n=2
id=8004, n=0
id=8004, n=1
id=8016, n=0
id=8016, n=1
id=8020, n=0
id=8020, n=1