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关键字：__thread & pthread_key_t

2024-09-07 03:00:16   214人阅读

　　在说__thread之前，先来看看pthread_ket_t吧。

　　参考：http://blog.csdn.net/lmh12506/article/details/8452700

　　上面的博文说的比较通俗易懂。线程私有数据可以理解为线程内的全局变量。在线程内可以被所有函数访问，但是不能被其他线程的函数访问。

　　这里博主直接去找pthread.h头文件中的API，发现写的还是很详细的。

/* Functions for handling thread-specific data.  */　　　　//用于处理线程特定数据的函数。

/* Create a key value identifying a location in the thread-specific　　　　　　//identifying 识别
   data area.  Each thread maintains a distinct thread-specific data　　　　　　//maintains 维护　　distinct 不同的
   area.  DESTR_FUNCTION, if non-NULL, is called with the value
   associated to that key when the key is destroyed.　　　　　　　　　　　　　　　　//associated to 关联 即__destr_function如果不是null，则被关联到key销毁的时刻
   DESTR_FUNCTION is not called if the value associated is NULL when
   the key is destroyed.  */
extern int pthread_key_create (pthread_key_t *__key,
                               void (*__destr_function) (void *))
     __THROW __nonnull ((1));

/* Destroy KEY.  */
extern int pthread_key_delete (pthread_key_t __key) __THROW;

/* Return current value of the thread-specific data slot identified by KEY.  */　　　　//slot 槽 这个理解好，把线程局部存储设施比喻为槽。
extern void *pthread_getspecific (pthread_key_t __key) __THROW;　　　　　　　　　　　　　　//注意这个返回值，使用时记得把void* 转换成指定的类型

/* Store POINTER in the thread-specific data slot identified by KEY. */　　　　　　　　//往槽里存储数据
extern int pthread_setspecific (pthread_key_t __key,
                                const void *__pointer) __THROW ;

 　　

　　贴一段博主自己在电脑上的测试：

#include <pthread.h>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
using namespace std;

static pthread_key_t pkt;
//FILE* log_handle;

void destroy(void *arg)
{
//      sleep(10);
        fclose((FILE*)arg);　　　　// <1>
}

void write_log(const char* log)
{
        FILE* log_handle = reinterpret_cast<FILE*> (pthread_getspecific(pkt));　　//从槽中拿值
        fprintf(log_handle, "%s\n", log);
}

void* work(void *arg)
{
        FILE *log_handle;
        char file_name[128] = "";

        sprintf(file_name, "/home/ttsj/log/Thread%d.log", static_cast<int>(pthread_self()));

        cout << file_name << endl;
        log_handle = fopen(file_name, "w");

        pthread_setspecific(pkt, reinterpret_cast<void*> (log_handle));　　//向线程私有存储槽中存入值

        write_log("Thread starting.");

        //work here...
}


int main()
{
        vector<pthread_t> savepid;

        pthread_key_create(&pkt, destroy);　　//<2>

        int i;
        for(i = 0; i < 2; ++i)
        {
                savepid.push_back(i);
        }

        for(i = 0; i < 2; ++i)
        {
                pthread_create(&savepid[i], NULL, work, NULL);　　//拉5个线程
        }

        for(i = 0; i < 2; ++i)
        {
                cout << "join" << i << endl;
                pthread_join(savepid[i], NULL);
        }

        pthread_key_delete(pkt);
        sleep(10);

        return 0;
}

 

　　其实使用没什么难的，但博主却折腾了两个小时，知道为什么吗？请仔细看看<1>和<2>.刚开始就是不知道如何给销毁函数destroy传递参数，而不传递参数，又如何关闭流呢？经过博主两个小时的验证，才搞明白了：看<1>处，得知这个参数根本不用传，系统自动给你传了，而传递的值是什么呢？哈哈，就是线程私有数据！看下面，在程序运行时，destroy成功通过参数关闭了文件流，说明系统确实把线程私有数据(打开的文件流)传递给了pthread_create的第二个参数，而这一切都不用我们自己动手了！

　　技术分享

　　对于pthread_key_t的使用，最好使用RAII：

//博主参照muduo写的
#include <pthread.h>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <boost/checked_delete.hpp>

template <typename T>
class ThreadLocal
{
public:
        typedef ThreadLocal<T>* pThreadLocal;　　//指向模板的指针，应该用typedef定义一个别名来使用
private:
        pthread_key_t pkey;
private:
        static void destroy(void *x)
        {
                T *obj = static_cast <T*> (x);
                boost::checked_delete(obj);　　//保证可以调用对象的析构函数
        }

public:
        ThreadLocal()　　//这些操作都放进构造和析构，自动执行
        {
                pthread_key_create(&pkey, destroy);
        }
        ~ThreadLocal()
        {
                pthread_key_delete(pkey);
        }

        T& value()　　//始终保证槽内只有一个T类型对象
        {
                T* pThreadData = http://www.mamicode.com/static_cast  (pthread_getspecific(pkey));
                if(pThreadData =http://www.mamicode.com/= NULL)
                {
                        T* newData = http://www.mamicode.com/new T();
                        pthread_setspecific(pkey, newData);
                        pThreadData = newData;
                }
                return *pThreadData;
        }
};

class base
{
private:
        int count = 4;
public:
        void show()
        {
                count++;
                std::cout << count << std::endl;
        }
};

void* work(void* args)
{
        ThreadLocal<base>::pThreadLocal p = static_cast<ThreadLocal<base>::pThreadLocal>(args);　　//p指向线程局部存储设施
        base &pb = p->value();　　//如果槽内没有对象，则构造一个对象。始终保证槽内存在一个对象。
        pb.show();　　　　　　　　//使用槽内的对象
}

int main()
{
        std::vector<pthread_t> vec(2);
        ThreadLocal<base>::pThreadLocal p = new ThreadLocal<base>;　　//先构造一个ThreadLocal对象，此对象封装了线程局部存储设施。

        for(int i = 0; i < 2; ++i)
                pthread_create(&vec[i], NULL, work, static_cast<void*>(p));　　//拉两个线程，并把上述对象传递过去
        for(int i = 0; i < 2; ++i)
                pthread_join(vec[i], NULL);

        delete p;
}

 

输出结果为 5和5 。可见两个线程未互相影响，base对象是存放在各自线程局部存储槽内的 

 

　　再来说说__thread:

　　陈硕在书中提了这个关键字，说是比pthread_key_t效率高，具体怎么高，博主也不会测。

　　根据书中的说法：GCC内置的线程局部存储设施。只能用于修饰POD类型，不能修饰class类型(即不能修饰一个对象),因为无法自动调用构造函数和析构函数(有道理，毕竟是线程局部存储区域，c++的魔抓可能伸不到这里来)。__thread可以修饰全局变量，函数内的静态变量，但是不能用于修饰函数的局部变量（上面的pthread_key_t可以，用来存储一个栈上的流对象）或者class的普通成员变量。另外，__thread变量的初始化只能用编译期常量(new的话就别想了).

　__thread string str;   //error,不能调用对象的构造函数

   __thread string *pStr = new string;　　//error，初始化必须用编译期常量

　　__thread变量是每个线程有一份独立的实体，各个线程的变量值互不干扰。还有个用途：用来修饰“值可能会变，带有全局性，但是又不值得用全局锁保护”的变量。如果一个值，想在线程内被所有函数访问，但又不想被其他线程影响，可以试试__thread.

　　总之，用法不难，最重要的是要知道在什么时候用。这些都得靠经验之积累。

 

拓展：

 

　POD类型:

　　POD 类型（纯旧数据）：C++ 中的此类非正式数据类型类别是指作为标量（参见基础类型部分）的类型或 POD 类。 POD 类没有不是 POD 的静态数据成员，没有用户定义的构造函数、用户定义的析构函数或用户定义的赋值运算符。 此外，POD 类无虚函数、基类、私有的或受保护的非静态数据成员。 POD 类型通常用于外部数据交换，例如与用 C 语言编写的模块（仅具有 POD 类型）进行的数据交换。

 

　pthread_join等待多个线程问题：

　for(int i =0; i < 5; ++i)

　　pthread_join(pid[i],NULL)

 

实际上主线程在pthread_join(1,NULL);这里就挂起了，在等待1号线程结束后再等待2号线程。在等待玩1后，2345线程可能已经结束了，但主线程依然可以回收。


checked_delete提升安全性
依然先贴代码：
//curr.h
class prev;
class curr
{
public:
    void Delete(prev* p) {
        delete p;　　　　//此处删除，无法调用prev的析构函数，即prev没有被真正销毁。因为curr不知道prev的详细定义。编译器会给出警告，但不会报错。造成内存泄露
    }
};
// prev.h
class prev
{
public:
    ~prev() {
        cout << "delete prev" << endl;    
};

int main()
{
    curr obj;
    obj.Delete(new obj);　　
}

 

这里应该可以使用boost的checked_delete(T *p) 进行检查。对不完全类的删除，都应该用这个去删除。当然最好直接用智能指针。贴一下cheched_delete的boost源码：

template<class T> inline void checked_delete(T * x)
{
    // intentionally complex - simplification causes regressions
    typedef char type_must_be_complete[ sizeof(T)? 1: -1 ];　　//如果是不完全类型，则[]内是-1，[-1]是不允许的
    (void) sizeof(type_must_be_complete);
    delete x;
}

template<class T> inline void checked_array_delete(T * x)
{
    typedef char type_must_be_complete[ sizeof(T)? 1: -1 ];
    (void) sizeof(type_must_be_complete);
    delete [] x;
}

template<class T> struct checked_deleter
{
    typedef void result_type;
    typedef T * argument_type;

    void operator()(T * x) const
    {
        // boost:: disables ADL
        boost::checked_delete(x);
    }
};

template<class T> struct checked_array_deleter
{
    typedef void result_type;
    typedef T * argument_type;

    void operator()(T * x) const
    {
        boost::checked_array_delete(x);
    }
};

用法很简单。当然，你得首先安装一下boost库：
#include <boost/checked_delete.hpp>

void Delete(prev *p)
{
    boost::checked_delete(p);
}

关键字：__thread & pthread_key_t


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