thread_local变量

thread_local变量是C++ 11新引入的一种存储类型。它会影响变量的存储周期(Storage duration)，C++中有4种存储周期：

1. automatic
2. static
3. dynamic
4. thread
   

有且只有thread_local关键字修饰的变量具有线程周期(thread duration)，这些变量(或者说对象）在线程开始的时候被生成(allocated)，在线程结束的时候被销毁(deallocated)。并且每 一个线程都拥有一个独立的变量实例(Each thread has its own instance of the object)。thread_local 可以和static 与 extern关键字联合使用，这将影响变量的链接属性(to adjust linkage)。

 

那么，哪些变量可以被声明为thread_local？以下3类都是ok的

1. 命名空间下的全局变量
2. 类的static成员变量
3. 本地变量

下面引用《C++ Concurrency in Action》书中的例子来说明这3种情况：

thread_local int x;  //A thread-local variable at namespace scope
class X
{
    static thread_local std::string s; //A thread-local static class data member
};
static thread_local std::string X::s;  //The definition of X::s is required

void foo()
{
    thread_local std::vector<int> v;  //A thread-local local variable
}

 

 

既然每个线程都拥有一份独立的thread_local变量，那么就有2个问题需要考虑：

1. 各线程的thread_local变量是如何初始化的
2. 各线程的thread_local变量在初始化之后拥有怎样的生命周期，特别是被声明为thread_local的本地变量(local variables)

下面的代码可以帮助回答这2个问题，我的测试环境是vs2015。

输出的前3行打印能帮助解答thread_local变量是如何初始化的，可以看到每个线程都会进行一次初始化，例子中的g_n在主线程中最早被初始化为1，随后被修改为2和3，但这些修改操作并不影响g_n在线程t2和t3中的初始值(值为1)，虽然t2和t3线程启动的时候主线程中的变量值已经被更新为3，所以主线程、thread1、thread2打印结果分别为3，2，2。

后6行打印说明了一个事实，声明为thread_local的本地变量在线程中是持续存在的，不同于普通临时变量的生命周期，它具有static变量一样的初始化特征和生命周期，虽然它并没有被声明为static。例子中foo函数中的thread_local变量 i 在每个线程第一次执行到的时候初始化，在每个线程各自累加，在线程结束时释放。

 

#include <thread>

thread_local int g_n = 1;

void f()
{
    g_n++;
    printf("id=%d, n=%d\n", std::this_thread::get_id(),g_n);
}

void foo()
{
    thread_local int i=0;
    printf("id=%d, n=%d\n", std::this_thread::get_id(), i);
    i++;
}

void f2()
{
    foo();
    foo();
}

int main()
{
    g_n++; 
    f();    
    std::thread t1(f);
    std::thread t2(f);
    
    t1.join();
    t2.join();


    f2();
    std::thread t4(f2);
    std::thread t5(f2);

    t4.join();
    t5.join();
    return 0;
}

 

输出（id值是每次运行时变的）：

id=8004, n=3

id=8008, n=2
id=8012, n=2
id=8004, n=0
id=8004, n=1
id=8016, n=0
id=8016, n=1
id=8020, n=0
id=8020, n=1