C++ 局部变量和线程（不是 thread_local）答案

【问题标题】：C++ local variables and threads (not thread_local)C++ 局部变量和线程（不是 thread_local）
【发布时间】：2013-02-19 12:00:24
【问题描述】：

本地数组和线程交互的 C++98 和 C++11 内存模型是什么？

我不是指的是 C++11 thread_local 关键字，它与全局变量和静态变量有关。

相反，我想了解在编译时分配的数组的线程保证行为是什么。编译时我的意思是“int array[100]”，这与使用 new[] 关键字的分配不同。我不是指静态变量。

例如，假设我有以下结构/类：

struct xyz { int array[100]; };

还有以下功能：

void fn(int x) {
  xyz dog;
  for(int i=0; i<100; ++i)  { dog.array[i] = x; }
  // do something else with dog.array, eg. call another function with dog as parameter
  }

从多个线程调用 fn() 是否安全？看来C++内存模型是：所有局部非静态变量和数组都分配在栈上，每个线程都有自己的栈。这是真的吗（即这是标准的正式一部分）？

【问题讨论】：

标签： c++ multithreading parallel-processing thread-safety local-variables

【解决方案1】：

C++98 没有提到线程。用 C++98 编写但使用线程的程序没有 C++98 定义的含义。当然，线程扩展为线程提供稳定的私有局部变量是明智的，而且它们通常会这样做。但是可能存在不是这种情况的线程：例如，在某些 Unix 系统上由vfork 创建的进程，父子进程将在同一个堆栈帧中执行，因为vfork 中的v 意味着不克隆地址空间，vfork 也不会将新进程重定向到不同的函数。

在 C++11 中，有线程支持。单独 C++11 线程中单独激活链中的局部变量不会干扰。但是，如果您跳出语言并抽出vfork 或任何类似的东西，那么所有的赌注都会像以前一样。

但这里有一些东西。 C++ 现在有闭包。如果两个线程都调用同一个闭包怎么办？然后你有两个线程共享相同的局部变量。闭包就像一个对象，它捕获的局部变量就像成员。如果两个或多个线程调用同一个闭包，那么你就有一个事实上的多线程对象，其成员（即捕获的词法变量）是共享的。

一个线程也可以简单地将其局部变量的地址传递给另一个线程，从而使它们成为共享的。

【讨论】：

我会区分按引用捕获和按值捕获，因为按值捕获不会在线程之间共享任何内容。
vfork() 阻塞父进程，直到子进程终止或加载另一个可执行映像，如果子进程调用任何其他函数或从当前函数返回，它将破坏父堆栈并导致在未定义的行为中。我看不出如何使用vfork() 实现有用的线程。
@HristoIliev 在您正在查看的某些系统上可能是这样，但在 Unix 中则不然。我在这里没有看到任何关于阻止父母的信息：pubs.opengroup.org/onlinepubs/007908775/xsh/vfork.html
@Zeta 按值捕获根本不是捕获。（好吧，只有在一切都是不可变的语言中。）如果我们可以修改捕获的变量，使得原始变量保持不变，那么它就不是捕获的变量。你可以把它叫做一个，甚至把它写成一个标准，就像你可以把一条狗的尾巴叫做另一条腿一样。
这是我没有得到的一件事：如果闭包通过引用获得 local 变量，然后在单独的线程中启动 → 所以在父线程中函数返回，并且变量不再有效——变量对于在线程中启动的闭包仍然有效吗？我问是因为例如在 Common LISP 中它仍然有效。但正如我所知，在 C++ 中，局部变量通常分配在堆栈中，所以我不确定这里的情况如何。

【解决方案2】：

这样的变量是在栈上分配的，因为每个线程都有自己的栈，所以使用局部数组是完全安全的。它们与例如没有什么不同。本地ints.

【讨论】：

谢谢。这是用 C++11 标准明确编写的吗？
@mtall：间接的。函数体中的所有非静态变量都是函数范围的一部分，并且具有自动存储期限。这也适用于std::thread::thread(F&&,Args&&...) 调用的函数。因此，如果您想将所有内容拼凑在一起，则必须阅读四个不同的部分。
最后，每次调用fn 都会创建自己的xyz 实例。所以如果两个线程同时调用fn，那么两个线程都会创建并修改自己的xyz实例，这是线程安全的。