【C++】thread_local

1. 背景

• thread_local 是 C++11 引入的一个关键字，用于声明线程局部存储（Thread-Local Storage，TLS）。
  它用于为每个线程分配独立的变量副本，确保每个线程访问到的变量是独立的，互不干扰。
  每个线程的副本是独立的，修改一个线程中的副本不会影响其他线程的副本。
  这在多线程编程中非常有用，尤其是在需要为每个线程维护独立状态时。
  使用 thread_local 可能会增加线程的创建和销毁开销，因为需要为每个线程分配独立的存储空间。

• 在多线程程序中，访问共享资源（如全局变量或静态变量）可能会导致竞争条件。使用 thread_local 可以为每个线程提供独立的副本，从而避免竞争。

• 在某些情况下，线程可能需要根据特定的配置参数运行。使用 thread_local 可以为每个线程提供独立的配置参数，而无需在每个线程中传递参数。

2. 声明方法

• 声明全局变量，静态成员变量
  全局或静态 thread_local 变量：它们的生命周期与整个程序的生命周期相同，但在每个线程中都有独立的副本。
  它们会在程序启动时初始化。

// 全局变量
thread_local int global_tls_var = 42;

// 静态成员变量
class MyClass {
public:
    static thread_local int static_tls_var = 100;
};

• 声明局部变量
  如果 thread_local 变量是局部变量，它们会在第一次访问时初始化。

// 局部变量
void myFunction() {
    thread_local int local_tls_var = 10;
    std::cout << "Local TLS var: " << local_tls_var << std::endl;
}

3. demo

#include <iostream>
#include <thread>
#include <vector>

// 全局线程局部变量
thread_local int global_tls_var = 0;

void threadFunction(int id) 
{
    // 局部线程局部变量
    thread_local int local_tls_var = 0;
    local_tls_var += 2;

    std::cout << "Thread " << id << " - Global TLS1 var: " << global_tls_var << std::endl;
    std::cout << "Thread " << id << " - Local TLS1 var: " << local_tls_var << std::endl;

    // 访问全局线程局部变量
    global_tls_var++;

    std::cout << "Thread " << id << " - Global TLS2 var: " << global_tls_var << std::endl;
}

int main() {
    std::vector<std::thread> threads;

    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        threads.emplace_back(threadFunction, i);
    }

    for (auto& t : threads) {
        t.join();
    }

    return 0;
}