C++并发编程：如何利用线程局部存储？

C 中的线程局部存储 (TLS) 提供了一种在多线程环境中维护每个线程私有数据的机制，确保即使多个线程同时访问该变量，它们也不会彼此干扰。通过使用 thread_local 关键字声明局部变量，可在每个线程中创建该变量的单独实例，保证数据隔离。这种机制可用于维护线程特定的计数器、状态标志和其他私有数据，避免了多线程编程中的数据竞争问题。

C 并发编程：利用线程局部存储

线程局部存储（TLS）是一种用于在多线程环境中维护每个线程的私有数据的机制。在 C 中，可以通过 thread_local 关键字实现 TLS。

作用原理

thread_local 声明用于声明一个局部变量，该变量在每个线程中具有单独的实例。当访问该变量时，编译器将生成一个线程特定的存储位置，并且变量的值将仅存储在该位置。这确保了即使来自不同线程的多个线程正在同时访问该变量，它们也不会彼此干扰。

语法

语法如下：

thread_local <type> variable;

其中：

• type 是变量的类型。
• variable 是变量的名称。

实战案例

我们来看一个用 TLS 在多线程应用程序中计算全局计数器的示例：

// 定义一个全局计数器变量，没有任何线程安全保护
int global_counter = 0;

// 定义一个线程局部计数器变量
thread_local int thread_local_counter = 0;

// 执行增加计数器的线程函数
void increment_counter() {
  // 增加全局计数器
  global_counter++;

  // 增加线程局部计数器
  thread_local_counter++;
}

int main() {
  // 创建多个线程
  std::vector<std::thread> threads;
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
    threads.push_back(std::thread(increment_counter));
  }

  // 等待所有线程完成
  for (auto& thread : threads) {
    thread.join();
  }

  // 输出结果
  std::cout << "Global counter: " << global_counter << std::endl; // 可能不是预期的值
  std::cout << "Thread local counter: " << thread_local_counter << std::endl; // 将输出每个线程的局部计数器值
}

在这个示例中，global_counter 可能会有并发的访问问题，导致不准确的结果。而 thread_local_counter 保证了每个线程都有一个单独的计数器实例，不会出现数据竞争的问题。

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