[C++知识库]811-C++11多线程-线程局部存储(thread_local)

引言

线程局部存储在其它语言中都是以库的形式提供的(库函数或类)。但在C++11中以关键字的形式，做为一种存储类型出现，由此可见C++11对线程局部存储的重视。C++11中有如下几种存储类型:

C++11多线程-线程局部存储(thread_local)

thread_local 是 C++ 11 新引入的一种存储类型，它会影响变量的存储周期。

C++ 中有 4 种存储周期：

automatic
static
dynamic
thread

有且只有 thread_local 关键字修饰的变量具有线程（thread）周期，这些变量在线程开始的时候被生成，在线程结束的时候被销毁，并且每一个线程都拥有一个独立的变量实例。
thread_local 一般用于需要保证线程安全的函数中。

需要注意的一点是，如果类的成员函数内定义了 thread_local 变量，则对于同一个线程内的该类的多个对象都会共享一个变量实例，并且只会在第一次执行这个成员函数时初始化这个变量实例，这一点是跟类的静态成员变量类似的。

thread_local修饰的变量具有如下特性:
1、变量在线程创建时生成(不同编译器实现略有差异，但在线程内变量第一次使用前必然已构造完毕)。
2、线程结束时被销毁(析构，利用析构特性，thread_local变量可以感知线程销毁事件)。
3、每个线程都拥有其自己的变量副本。
4、thread_local可以和static或extern联合使用，这将会影响变量的链接属性。

下面用一些测试样例说明：

示例1

#include<iostream>
#include<thread>
using namespace std;

class A 
{
public:
    A() {}
    ~A() {}

    void test(const std::string& name) 
    {
        thread_local int count = 0;
        ++count;
        std::cout << name << ": " << count << std::endl;
    }
};

void func(const std::string& name)
{
    A a1;
    a1.test(name);
    a1.test(name);
    A a2;
    a2.test(name);
    a2.test(name);
}

int main() 
{
    std::thread t1(func, "t1");
    t1.join();
    std::thread t2(func, "t2");
    t2.join();

    return 0;
}

示例2

#include<iostream>
#include<thread>
using namespace std;

class A 
{
public:
    A() {}
    ~A() {}

    void test(const std::string& name) 
    {
        static int count = 0;
        ++count;
        std::cout << name << ": " << count << std::endl;
    }
};

void func(const std::string& name) 
{
    A a1;
    a1.test(name);
    a1.test(name);
    A a2;
    a2.test(name);
    a2.test(name);
}

int main() 
{
    std::thread t1(func, "t1");
    t1.join();
    std::thread t2(func, "t2");
    t2.join();

    return 0;
}

示例3

下面代码演示了thread_local变量在线程中的生命周期

#include<iostream>
#include<thread>
using namespace std;

class A 
{
public:
    A() 
    {
        std::cout << std::this_thread::get_id()
            << " " << __FUNCTION__
            << "(" << (void*)this << ")"
            << std::endl;
    }

    ~A() 
    {
        std::cout << std::this_thread::get_id()
            << " " << __FUNCTION__
            << "(" << (void*)this << ")"
            << std::endl;
    }

    //线程中，第一次使用前初始化
    void doSth() 
    {

    }
};

thread_local A a;

int main() 
{
    a.doSth();
    std::thread t([]() 
        {
        std::cout << "Thread: "
            << std::this_thread::get_id()
            << " entered" << std::endl;
        a.doSth();
        });

    t.join();

    return 0;
}

变量a在main线程和t线程中分别保留了一份副本，以下时序图表明了两份副本的生命周期。