手记

线程局部存储空间 pthread_key_t、__thread 即 ThreadLocal

  • __thread是GCC内置的线程局部存储设施,__thread变量每一个线程有一份独立实体,各个线程的值互不干扰。可以用来修饰那些带有全局性且值可能变,但是各线程独立不干扰的变量;

  • 只能修饰POD类型(类似整型指针的标量),不能修饰class类型,因为无法自动调用构造函数和析构函数;

  • 可以用于修饰全局变量,函数内的静态变量,不能修饰函数的局部变量或者class的普通成员变量;

  • 且__thread变量值只能初始化为编译器常量。

#include <pthread.h>#include <cstdio>#include <cstdlib>#include <assert.h>#include <stdint.h>__thread uint64_t pkey = 0;void run2( ){
    FILE* fp = NULL;    if( !pkey )
    {        char fName[128] = "";        sprintf( fName, "thread%lu.log", static_cast<unsigned long>( pthread_self() ) );
        fp   = fopen( fName, "w" );
        pkey = reinterpret_cast<uint64_t>( fp ); 

    }else fp = reinterpret_cast<FILE*>( pkey );    fprintf( fp, "hello __thread 2\n" );    return ;
}void* run1( void* arg ){
    FILE* fp = NULL;    if( !pkey )
    {        char fName[128] = "";        sprintf( fName, "thread%lu.log", static_cast<unsigned long>( pthread_self() ) );
        fp   = fopen( fName, "w" );
        pkey = reinterpret_cast<uint64_t>( fp ); 

    }else fp = reinterpret_cast<FILE*>( pkey );    fprintf( fp, "hello __thread 1\n" );

    run2();    return NULL;
}int main(int argc, char const *argv[]){    char fName[128] = "";    sprintf( fName, "thread%lu.log", static_cast<unsigned long>( pthread_self() ) );
    FILE* fp = fopen( fName, "w" );
    pkey = reinterpret_cast<uint64_t>( fp );    fprintf( fp, "hello __thread\n" );    pthread_t threads[2];
    pthread_create( &threads[0], NULL, run1, NULL );
    pthread_create( &threads[1], NULL, run1, NULL );
    pthread_join( threads[0], NULL );
    pthread_join( threads[1], NULL );    return 0;
}

pthread_key_t

参考:关键字:__thread & pthread_key_t

pthread_key_t 优于 __thread 从下面几个方面来说:

  • 依赖 linux 环境的 libpthread, 而非 gcc 编译器可移植性增强

  • 如上所示,可以认为对每个 pthread_key, 库内部提供了一个 __thread void* 接受 pthread_setspecific 设置的指针,从而可以指向 class 类型

  • pthread_key_t 可以作为函数的局部变量,也可以作为局部变量。

#include <pthread.h> 
    // pthread_key_t, pthread_setspecific, pthread_getspecific, pthread_self
    // pthread_key_create, pthread_key_delete, pthread_create, pthread_join#include <iostream>#include <cstdio>#include <cstdlib>using namespace std; 
static pthread_key_t pkt;// 1, callback function to destroy resource associated with key// 2, the in_param is pthread_getspecific()// 3, gettid()是内核给线程(轻量级进程)分配的进程id,全局(所有进程中)唯一// 4, pthread_self()是在用户态实现的,获取的id实际上是主线程分配给子线程的线程描述符的地址而已,只是在当前进程空间中是唯一的。void destroy( void *arg ){    printf("exit at thread %d, fclose file \n", static_cast<int>( pthread_self() ) );    if( arg ) fclose( reinterpret_cast<FILE*>(arg) );
}// 5, pthread_getspecific() Return current value of the thread-specific data slot identified by KEY.void writeLog( const char* log ){
    FILE* logHandle = reinterpret_cast<FILE*>( pthread_getspecific( pkt) );    fprintf( logHandle, "%s\n", log );
}// 6, pthread_setspecific Store POINTER in the thread-specific data slot identified by KEY void* work( void* arg){
    FILE* logHandle = NULL;    char fileName[128] = "";    sprintf( fileName, "Thread%d.log", static_cast<int>(pthread_self()) );
    logHandle = fopen( fileName, "w");
    pthread_setspecific( pkt, reinterpret_cast<void*>( logHandle ) );
    writeLog( "Thread starting." );
}// 7, pthread_key_create( &pkt, destroy ) Create a key value identifying a location in the thread-specific      //identifying 识别//    data area. Each thread maintains a distinct thread-specific data area.//    the destroy callback function will called with the key is dectroyed// 8, pthread_key_delete( ) detroy the key use callback function clear the resourceint main(int argc, char const *argv[]){
    pthread_key_create( &pkt, destroy );    pthread_t pids[2] = {0};
    pthread_create( &pids[0], NULL, work, NULL );
    pthread_create( &pids[1], NULL, work, NULL );
    pthread_join( pids[0], NULL );
    pthread_join( pids[1], NULL );
    pthread_key_delete( pkt );    printf("stop\n");    return 0;
}

ThreadLocal

参考:关键字:__thread & pthread_key_t

对 pthread_key_t 进行了 RAII 的封装,使用更加安全。

#include <pthread.h>#include <boost/noncopyable.hpp>    // noncopyable#include <boost/checked_delete.hpp> // check_delete#include <cstdio>#include <cstdlib>#include <string>#include <stdexcept>template<typename T>class ThreadLocal : public boost::noncopyable
{    public:    typedef ThreadLocal<T>* pThreadLocal;
    ThreadLocal()
    { pthread_key_create( &pkey_, &ThreadLocal::destroy ); }

    ~ThreadLocal()
    { pthread_key_delete( pkey_ ); }    T& value()
    {
        T* pvalue = reinterpret_cast<T*>( pthread_getspecific( pkey_ ) );        if( !pvalue )
        {
            T* obj = new T();
            pthread_setspecific( pkey_, reinterpret_cast<void*>( obj ) );
            pvalue = obj;
        }        return *pvalue;
    }    private:    static void destroy( void* arg )
    { 
        T* obj = reinterpret_cast<T*>( arg );
        boost::checked_delete( obj );
    }    pthread_key_t pkey_;
};class Logger{
    public:
    Logger()
    {        char fName[128] = "";        sprintf(  fName, "log_%lu.log", static_cast<unsigned long>( pthread_self() ) );
        fp = fopen( fName, "w" );        if( !fp ) throw std::runtime_error( std::string("can not create ") + fName );
    }

    ~Logger() { fclose( fp ); }    void log( const std::string& s ) { fprintf( fp, "%s\n", s.c_str() ); }    private:
    FILE* fp;
};void* run( void* arg ){    auto ptllogger  = reinterpret_cast< ThreadLocal<Logger>::pThreadLocal>( arg);
    Logger& plogger = ptllogger->value();
    plogger.log( "Hello thread local" );
}int main(){
    ThreadLocal<Logger>::pThreadLocal p = new ThreadLocal<Logger>;
    Logger& plogger = p->value();
    plogger.log( "Hello thread local" );    pthread_t threads[2] = {0};
    pthread_create( &threads[0], NULL, run, reinterpret_cast<void*>( p ) );
    pthread_create( &threads[1], NULL, run, reinterpret_cast<void*>( p ) );
    pthread_join( threads[0], NULL );
    pthread_join( threads[1], NULL );    delete p;
}

附录

C++ 获取类中成员函数的函数指针

参见:深入探索C++对象模型之指向成员函数的指针

class A {public:    static void staticmember(){cout<<"static"<<endl;}   //static member
    void nonstatic(){cout<<"nonstatic"<<endl;}          //nonstatic member
    virtual void virtualmember(){cout<<"virtual"<<endl;};//virtual member};int main(){
    A a;    //static成员函数,取得的是该函数在内存中的实际地址,而且因为static成员是全局的,所以不能用A::限定符
    void (*ptrstatic)() = &A::staticmember;      
    //nonstatic成员函数 取得的是该函数在内存中的实际地址     
    void (A::*ptrnonstatic)() = &A::nonstatic;    //虚函数取得的是虚函数表中的偏移值,这样可以保证能过指针调用时同样的多态效果
    void (A::*ptrvirtual)() = &A::virtualmember;    //函数指针的使用方式
    ptrstatic();
    (a.*ptrnonstatic)();
    (a.*ptrvirtual)();
}

static_cast, dynamic_cast, reinterpret_cast, const_cast

参见:c++ 数据类型转换: static_cast dynamic_cast reinterpret_cast const_cast

  • 上行转换(把子类的指针或引用转换成基类表示), 下行转换(把基类指针或引用转换成子类表示)

  • 类指针或引用的上行转换static_cast 和 dynamic_cast 都可以

  • 类指针或引用的下行转换用dynamic_cast并且判断转换后是否为空

  • 基本数据类型之间的转换用static_cast, 但是由于数值范围的不同,需要用户保证转换的安全性

  • 不同类型之间的指针或引用的转换用reinterpret_cast,它的本质是对指向内存的比特位的重解释

  • 消除数据的const、volatile、__unaligned属性,用const_cast



作者:呆呆的张先生
链接:https://www.jianshu.com/p/495ea7ce649b


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