线程本地存储-The Boost C++ Libraries

前言

The Boost C++ Libraries 本博客是Thread Local Storage的一篇译文。关于《The Boost C++ Llibraries》一书的在线完整书的目录，参见The Boost C++ Libraries，Boost库的官网地址是：https://www.boost.org/，翻译这篇博文时Boost库的最新版本是1.73.0

线程本地存储

线程本地存储（TLS）是专用存储区，只能由一个线程访问。 TLS变量可以视为仅对特定线程可见，而对整个程序不可见的全局变量。

示例44.12 使用静态变量同步多个线程

#include <boost/thread.hpp>
#include <iostream>

boost::mutex mutex;

void init()
{
  static bool done = false;
  boost::lock_guard<boost::mutex> lock{mutex};
  if (!done)
  {
    done = true;
    std::cout << "done" << '\n';
  }
}

void thread()
{
  init();
  init();
}

int main()
{
  boost::thread t[3];

  for (int i = 0; i < 3; ++i)
    t[i] = boost::thread{thread};

  for (int i = 0; i < 3; ++i)
    t[i].join();
}

例44.12在三个线程中执行一个函数thread()。 thread()调用另一个函数init()两次，并且init()检查布尔变量done是否为false。 如果是，则将变量设置为true，并将done写入标准输出。

done是所有线程共享的静态变量。 如果第一个线程将done设置为true，则第二个和第三个线程将不会将done写入标准输出。 在任何线程中第二次调用init()都不会将完成写入标准输出。 该示例将打印完成一次。

像done这样的静态变量可用于在进程中进行一次性初始化。 要对每个线程进行一次性初始化，可以使用TLS。

示例44.13 使用TLS同步多个线程

#include <boost/thread.hpp>
#include <iostream>

boost::mutex mutex;

void init()
{
  static boost::thread_specific_ptr<bool> tls;
  if (!tls.get())
  {
    tls.reset(new bool{true});
    boost::lock_guard<boost::mutex> lock{mutex};
    std::cout << "done" << '\n';
  }
}

void thread()
{
  init();
  init();
}

int main()
{
  boost::thread t[3];

  for (int i = 0; i < 3; ++i)
    t[i] = boost::thread{thread};

  for (int i = 0; i < 3; ++i)
    t[i].join();
}

在示例44.13中，静态变量done已替换为TLS变量tls，该变量基于类模板boost::thread_specific_ptr –用bool类型实例化。原则上，tls的工作方式类似于完成：它充当指示是否已完成某些操作的条件。但是，关键的区别在于，由tls存储的值仅对相应线程可见并且可用。

一旦创建了boost::thread_specific_ptr类型的变量，就可以对其进行设置。该变量需要布尔类型的变量的地址，而不是变量本身的地址。使用reset()成员函数，可以将地址存储在tls中。在示例44.13中，动态分配了bool类型的变量，并将其地址（由new返回）存储在tls中。为了避免每次调用init()时都设置tls，成员函数get()用于检查地址是否已经存储。

因为boost :: thread_specific_ptr存储一个地址，所以此类的行为类似于指针。例如，它提供了成员函数operator *和operator->，它们可以像使用指针一样工作。

示例44.13打印了三遍到标准输出。每个线程在第一次调用init()时都会完成打印。因为使用了TLS变量，所以每个线程都使用自己的变量tls。当第一个线程使用指向动态分配的布尔变量的指针初始化tls时，第二个线程和第三个线程中的tls变量仍未初始化。由于TLS变量是每个线程全局的，而不是每个进程全局的，因此在一个线程中使用tls不会更改任何其他线程中的变量。