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C++11中的ThreadLocal
2023-07-11 13:06:25 深夜i     --     --
C++ ThreadLocal C++11 变量 多线程

在多线程程序中,为了避免竞争和冲突,常常需要使用线程本地存储(ThreadLocal)。C++11 标准中,引入了一个新特性 ThreadLocal,可以帮助实现线程本地存储。

ThreadLocal 是一种可以在线程中存储数据的机制,每个线程都有自己的存储空间。在多线程环境下,通过 ThreadLocal 可以轻松完成线程本地数据的存储和读取的操作,而不需要担心线程之间的冲突。

C++11 中的 ThreadLocal 主要有两个类:thread_local 和 std::thread::local_storage_type。其中,thread_local 是 ThreadLocal 变量的静态类型,而 std::thread::local_storage_type 则是一个泛型类型,用于保存和获取特定类型的 ThreadLocal 变量。

使用 ThreadLocal 的流程如下:

1. 定义 ThreadLocal 变量

2. 使用 std::thread::local_storage_type 类型变量来存储该 ThreadLocal 变量

3. 线程执行任务时,从指定 std::thread::local_storage_type 变量中获取 ThreadLocal 变量的值

4. 写入和修改该 ThreadLocal 变量的值

5. 在线程执行结束时,该 ThreadLocal 变量的访问权限自动被撤销

简单来说,ThreadLocal 是一种线程私有的变量,可以在线程执行过程中保存数据,线程执行结束时自动释放。

下面是一个简单的例子,使用 ThreadLocal 计算斐波那契数列中的第 n 项:


#include <iostream>

#include <thread>

#include <vector>

thread_local int data = 0; // 定义 ThreadLocal 变量

int fib(int n) {

  if(n<=1)

    return n;

   else {

    int f = 0;

    // 从指定 std::thread::local_storage_type 变量中获取 ThreadLocal 变量的值

    if(n==2)

      f = data;

     else {

      int a = 0, b = 1;

      for(int i=3; i<=n; ++i) {

        f = a + b;

        a = b;

        b = f;

      }

      // 写入和修改该 ThreadLocal 变量的值

      data = f;

    }

    return f;

  }

}

int main() {

  std::vector<std::thread> threads;

  for(int i=0; i<10; ++i) {

    threads.emplace_back(fib, i+1);

  }

  for(auto& t: threads) {

    t.join();

  }

  return 0;

}

程序中定义了一个 thread_local 的变量 data,用于存储斐波那契数列中的第 n 项。在计算第 n 项时,除了 n=2 时从 ThreadLocal 变量中获取数据,其余情况均需重新计算,并写入 ThreadLocal 变量中。程序中创建了 10 个线程来计算斐波那契数列,每个线程都可以独立更新 ThreadLocal 变量的值。

使用 ThreadLocal 可以为多线程程序提供高效的线程本地存储机制,避免了竞争和冲突的问题,从而提高了程序的可靠性和性能。

  
  

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