c++11： thread_local

r囧r小猫 2022-01-19 23:45 172阅读 0赞

thread\_local变量是C++ 11新引入的一种存储类型。它会影响变量的存储周期(Storage duration)，C++中有4种存储周期：

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

**有且只有thread\_local关键字修饰的变量具有线程周期(thread duration)，这些变量(或者说对象）在线程开始的时候被生成(allocated)，在线程结束的时候被销毁(deallocated)**。并且每 一个线程都拥有一个独立的变量实例(Each thread has its own instance of the object)。`thread_local` 可以和`static` 与 `extern`关键字联合使用，这将影响变量的链接属性(to adjust linkage)。

那么，哪些变量可以被声明为thread\_local？以下3类都是ok的

1.  命名空间下的全局变量
2.  类的static成员变量
3.  本地变量

下面引用《C++ Concurrency in Action》书中的例子来说明这3种情况：

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**  
\}

既然每个线程都拥有一份独立的thread\_local变量，那么就有2个问题需要考虑：

1.  各线程的thread\_local变量是如何初始化的
2.  各线程的thread\_local变量在初始化之后拥有怎样的生命周期，特别是被声明为thread\_local的本地变量(local variables)

下面的代码可以帮助回答这2个问题，我的测试环境是vs2015。

输出的前3行打印能帮助解答thread\_local变量是如何初始化的，可以看到每个线程都会进行一次初始化，例子中的g\_n在主线程中最早被初始化为1，**随后被修改为2和3，但这些修改操作并不影响g\_n在线程t2和t3中的初始值(值为1)**，虽然t2和t3线程启动的时候主线程中的变量值已经被更新为3，所以主线程、thread1、thread2打印结果分别为3，2，2。

后6行打印说明了一个事实，声明为thread\_local的本地变量在线程中是持续存在的，不同于普通临时变量的生命周期，它具有static变量一样的初始化特征和生命周期，虽然它并没有被声明为static。例子中foo函数中的thread\_local变量 i 在每个线程第一次执行到的时候初始化，在每个线程各自累加，在线程结束时释放。

\#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++;   //****修改操作并不影响g\_n在线程t2和t3中的初始值(值为1)**  
    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;  
\}

g++ -std=c++17 -g -lpthread -fPIC -Wall main.cpp && ./a.out

输出（id值是每次运行时变的，多线程输出结果顺序是随机的，下面是理想的代码顺序输出结果）：

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

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