c++11_thread_local

起因：在看Muduo如何获取线程id时，发现有个__thread

CurrentThread : get the thread id of current Thread

获取线程系统调用：gettid()，开销较大，为提高效率，尽量少执行gettid，因此，在第一次得到gettid之后就将tid存起来，下次要用的时候直接返回。

currentThread.h

//  user通过调用CurrentThread::tid()来获取当前线程的tid
namespace CurrentThread
{
    extern thread_local int t_cachedTid;        //  每个线程独立的全局变量
    void cacheTid();
    inline int tid()
    {
        if(__glibc_unlikely(t_cachedTid == 0))
        // if(__builtin_expect(t_cachedTid == 0, 0))       
        //  告诉编译器 t_cacheTid == 0这件事的值 很有可能为0. 帮助编译器进行分支预测
        {
            cacheTid();
        }
        return t_cachedTid;
    }
}

currentThread.cpp

namespace CurrentThread
{
    thread_local int t_cachedTid = 0;
    void cacheTid()
    {
        if(t_cachedTid == 0)
        {
            //  通过Linux系统调用gettid 获取当前线程的tid值
                //  系统调用没提供gettid这个接口 因此需要我们自己通过syscall 进行调用
                //  见Blog csapp-8-异常控制流中的syscall n
                //  syscall + 系统调用编号 即可进行系统调用
            t_cachedTid = static_cast<pid_t>(::syscall(SYS_gettid));
        }
    }
}

builtin_expected

__builtin_expect() 是 GCC (version >= 2.96）提供给程序员使用的，目的是将“分支转移”的信息提供给编译器，这样编译器可以对代码进行优化，以减少指令跳转带来的性能下降。
__builtin_expect((x),1)表示 x 的值为真的可能性更大；
__builtin_expect((x),0)表示 x 的值为假的可能性更大。

likely,unlikely

1 2	# define __glibc_unlikely(cond) __builtin_expect ((cond), 0) # define __glibc_likely(cond) __builtin_expect ((cond), 1)

所以

t_cacheTid == 0的可能性很小

if(__glibc_unlikely(t_cachedTid == 0))
// if(__builtin_expect(t_cachedTid == 0, 0))       
//  告诉编译器 t_cacheTid == 0这件事的值 很有可能为0. 帮助编译器进行分支预测
{
    cacheTid();     //  获取Tid
}

tid

top -Hp pid：查看某个进程的线程信息，-H 显示线程信息，-p指定pid
pthread_self返回的不是线程真正的独一无二的那个的tid
std::this_thread::get_id() 和 pthread_self相同

gettid返回的是线程真正的独一无二的的tid

int main()
{
    printf("gettid = %d (syscall real thread id)\n",gettid());
    printf("pthread_self = %ld (POSIX)\n",pthread_self());
    std::cout << "c++11::get_id() = "<<std::this_thread::get_id()<<std::endl;;
    return 0;
}

shc@DESKTOP-TVUERHD:~/Code$ ./tid
gettid = 31721 (syscall real thread id)
pthread_self = 140053980942144 (POSIX)
c++11::get_id() = 1

thread_local

作用

存储类说明符以及链接
参考
代码示例
参考
thread_local:存储类说明符
- thread_local 关键词只能搭配在 [命名空间作用域声明的对象]、[在块作用域声明的对象] 及 [静态数据成员]。
- 它指示对象具有线程存储期。
  - 对象的存储在线程开始时分配，而在线程结束时解分配。
  - 每个线程拥有其自身的对象实例。
- 如果对**块作用域变量(函数内)**只应用了 thread_local 这一个存储类说明符，那么同时也意味着应用了 static。（所以如果在一个函数内声明了thread_local 那么就相当于是这个是一个独属于这个线程的static局部变量）
- 它能与 static 或 extern 结合，以分别指定内部或外部链接（但静态数据成员始终拥有外部链接）。
- 一言以蔽之：属于线程的变量。线程间独立，每个线程在自己的栈上有自己的副本。
- 应当在声明时初始化，该初始化语句在本 thread 中只会执行一次
对比__thread
- __thread：是GCC的关键字，非Unix编程或C语言标准，属于编译器自己实现。__thread只能修饰基础数据类型或者POD类型。
  - 所谓POD就是C语言中传统的struct类型。即无拷贝、析构函数的结构体。
- thread_local：可以修饰函数内局部对象(自动static)；除标准类型外，还可以修饰C++的对象如vector；还可以修饰类中的成员变量，但只能是static。
  - thread_local修饰类内成员变量：static thread_local的变量也需要在类外进行初始化，并且带着thread_local关键字 thread_local int A::count = 0;

code

如下，一个thread_local的全局变量。

属于线程的全局变量。全局可见，但每个线程有自己的副本。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>

std::mutex cout_mutex;    //  for multiple print

thread_local int x = 0;

void thread_func(const std::string& thread_name) {
    for (int i = 0; i < 3; ++i) {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(cout_mutex);
        std::cout << "thread[" << thread_name << "]: x = " << ++x << std::endl;
    }
    return;
}

int main() {
    std::thread t1(thread_func, "t1");
    std::thread t2(thread_func, "t2");
    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

thread[t1]: x = 1
thread[t1]: x = 2
thread[t1]: x = 3
thread[t2]: x = 1
thread[t2]: x = 2
thread[t2]: x = 3

一个thread_local的局部变量：

只用thread_local的话相当于static thread_local

#include <thread>
#include <mutex>
std::mutex cout_mutex;    //方便多线程打印

void thread_func(const std::string& thread_name) {
    for (int i = 0; i < 3; ++i) {
        thread_local int x = 0;
        std::lock_guard<std::mutex> lock(cout_mutex);
        std::cout << "thread[" << thread_name << "]: x = " << ++x << std::endl;
    }
    return;
}

int main() {
    std::thread t1(thread_func, "t1");
    std::thread t2(thread_func, "t2");
    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

thread[t1]: x = 1
thread[t1]: x = 2
thread[t1]: x = 3
thread[t2]: x = 1
thread[t2]: x = 2
thread[t2]: x = 3

thread_local 修饰类成员变量
- 必须是static
thread_local 修饰的对象只在其作用域内可见

extern

header.h : extern xx
- 存在一个这样的变量xx。他在某一个.c文件中被定义。任何一个include该header.h 都可以看到并使用这个变量xx。
- 被多个文件include，但只被某个.c定义了一次。
- 在.c文件编译完成，进入链接阶段，linker会将所有xx的引用和一个 xx的定义关联起来。（xx的定义到已经compiled source files中去找）