C++ 编译器如何在 C++0x 中实现线程本地存储？

Question

c++编译器如何在C++0x中实现线程本地存储

我在谷歌搜索过这个。但我找不到任何关于此的信息。

有人有这方面的资料吗？？

Answer 1

阅读Wikipedia entry。

线程本地存储并不是 C++ 特有的。有时它有不同的名称，例如“TLS”（只是线程本地存储的缩写）或“线程特定存储”（TSS）。

大多数操作系统都提供 API 来访问每个线程的存储。例如，Windows 有一个以“TLS”开头的bunch of API functions。在底层，Win32 为各种每线程数据保留了一个特殊区域，包括用户线程本地存储，可通过特定的 CPU 寄存器（x86 上的 FS）访问。 Linux 通过 pthread API 提供特定于线程的存储，名称类似于 pthread_key_create，这些通常使用类似的技术实现。

操作系统可能根本不提供任何支持。但是，如果操作系统通过 API 提供进程唯一的线程 ID，那么 C++ 运行时库可以在内部维护一些概念上类似于 std::map<thread_id, per_thread_storage> 的东西。当然，那么per_thread_storage 是什么就有问题了。如果一个程序是静态链接的，它可能只是一个指向一个大结构的指针，其中所有在程序中声明为元素的线程局部存储变量。这是一种过于简单化的方法，但您大致了解。

访问线程局部存储变量显然不仅仅是直接的内存读取或写入。它可能比这更复杂。如果您要在特定函数中大量使用线程局部/特定存储，我建议您先将线程局部存储指针复制到局部变量中。

Answer 2

全局变量（或可写静态数据 - WSD）通常存储在与堆栈、堆和代码分开的内存块中。 WSD 块是在可执行文件的代码开始运行之前创建和初始化的。

C++0x 引入了thread_local 关键字，它确保为每个线程创建一个单独的全局变量实例。问题是每个线程需要加载不同的块。

下一个难点是变量的地址在链接时不固定，每个线程都不一样。

有两种方法可以解决这个问题。一种是让编译器生成一个函数调用以获得正确的块，而另一种是更改 ABI 以将 TLS 块存储在一个处理器寄存器中。然后可以将其与偏移量一起使用以访问正确的thread_local 变量。

这与库支持不同，其中操作系统存储单个 void* 值，该值可用于存储指向已在进程堆上分配的线程本地块的指针。

如果您想了解血腥细节，请查看here。

Answer 3

您可以使用boost::thread 在不同平台上可移植地处理 TLS。每个的实现都在代码中，应该可以帮助您了解不同的系统如何处理这个区域。