线程局部存储（Thread-Local Storage, TLS）
目录
一、线程局部存储（Thread-Local Storage, TLS）的演示使用代码
二、代码分析
1、线程局部存储（__thread关键字）
2、多线程创建与管理
(1) 线程创建
(2) 线程等待
3、线程函数（routine1 和 routine2）
(1) routine1：修改线程局部变量
(2) routine2：读取线程局部变量
4、地址打印函数（Addr）
5、代码执行结果分析
6、线程局部存储的局限性
7、潜在问题与改进
8、总结
一、线程局部存储（Thread-Local Storage, TLS）的演示使用代码
#include <pthread.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <unistd.h>// 该count叫做线程的局部存储！
__thread int count = 1;
// 线程局部存储有什么用？全局变量，我又不想让这个全局变量被其他线程看到！
// 线程局部存储，只能存储内置类型和部分指针std::string Addr(int &c)
{char addr[64];snprintf(addr, sizeof(addr), "%p", &c);return addr;
}void *routine1(void *args)
{(void)args;while (true){std::cout << "thread - 1, count = " << count << "[我来修改count], "<< "&count: " << Addr(count) << std::endl;count++;sleep(1);}
}void *routine2(void *args)
{(void)args;while (true){std::cout << "thread - 2, count = " << count<< ", &count: " << Addr(count) << std::endl;sleep(1);}
}int main()
{pthread_t tid1, tid2;pthread_create(&tid1, nullptr, routine1, nullptr);pthread_create(&tid2, nullptr, routine2, nullptr);pthread_join(tid1, nullptr);pthread_join(tid2, nullptr);return 0;
}二、代码分析
这段代码演示了线程局部存储（Thread-Local Storage, TLS）的使用，以及多线程环境下变量的访问行为。下面我将详细讲解其中的知识点：
1、线程局部存储（__thread关键字）
__thread int count = 1;作用：__thread 是 GCC 提供的扩展关键字，用于声明线程局部存储变量。每个线程会拥有该变量的独立副本，线程间不会相互干扰。
特点：
-
每个线程访问的是自己的副本，修改不会影响其他线程。
-
适用于全局变量但需要线程隔离的场景。
-
只能用于内置类型和部分指针（复杂对象如
std::string不支持）。
对比普通全局变量：
-
普通全局变量会被所有线程共享，多线程修改会导致竞争条件（需用互斥锁保护）。
-
线程局部存储变量无需锁，因为天然隔离。
2、多线程创建与管理
(1) 线程创建
pthread_t tid1, tid2;
pthread_create(&tid1, nullptr, routine1, nullptr);
pthread_create(&tid2, nullptr, routine2, nullptr);函数原型：
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine)(void *), void *arg);参数说明：
-
thread：输出参数，保存线程 ID。 -
attr：线程属性（如栈大小、调度策略），nullptr表示默认属性。 -
start_routine：线程入口函数。 -
arg：传递给入口函数的参数（此处未使用，强制转换为(void)args避免编译器警告）。
(2) 线程等待
pthread_join(tid1, nullptr);
pthread_join(tid2, nullptr);作用：主线程等待子线程结束，避免主线程退出导致子线程被强制终止。
参数：
-
第一个参数：线程 ID。
-
第二个参数：用于获取线程返回值（此处未使用）。
3、线程函数（routine1 和 routine2）
(1) routine1：修改线程局部变量
void *routine1(void *args) {while (true) {std::cout << "thread - 1, count = " << count << "[我来修改count], "<< "&count: " << Addr(count) << std::endl;count++; // 修改的是线程1的副本sleep(1);}
}行为：
-
每秒输出当前线程的
count值及其地址。 -
修改
count（仅影响线程1的副本）。
(2) routine2：读取线程局部变量
void *routine2(void *args) {while (true) {std::cout << "thread - 2, count = " << count<< ", &count: " << Addr(count) << std::endl;sleep(1);}
}行为：
-
每秒输出当前线程的
count值及其地址。 -
不修改
count，但即使修改也不会影响线程1的副本。
4、地址打印函数（Addr）
std::string Addr(int &c) {char addr[64];snprintf(addr, sizeof(addr), "%p", &c);return addr;
}作用：将变量的地址格式化为字符串，用于验证不同线程的 count 是否为同一内存地址。
关键点：
-
线程局部存储的变量在不同线程中地址不同（因为每个线程有独立副本）。
-
如果是普通全局变量，所有线程打印的地址会相同。
5、代码执行结果分析
预期输出：
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两个线程输出的
count值初始均为1，但后续互不影响。 -
线程1的
count会递增（如1, 2, 3,...），而线程2的count始终为1（除非线程2也修改自己的副本）。 -
两个线程打印的
&count地址不同，证明是独立副本。
示例片段：
6、线程局部存储的局限性
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仅支持简单类型：如
int、float、指针等，不支持std::string等复杂对象（会引发编译错误）。 -
初始化时机：变量在首次访问时初始化，线程退出时销毁。
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替代方案：C++11 提供了更标准的
thread_local关键字：thread_local int count = 1; // 功能与 __thread 类似
7、潜在问题与改进
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无限循环：线程函数没有退出条件，实际使用时需通过标志位控制。
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输出竞争：
std::cout是共享资源，多线程同时输出可能导致交错（此处因sleep(1)延迟较难重现，但严格来说应加锁）。 -
C++11 线程库：建议使用
<thread>替代 POSIX 线程（更现代、类型安全）：#include <thread> std::thread t1(routine1, nullptr); std::thread t2(routine2, nullptr); t1.join(); t2.join();
8、总结
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核心知识点：线程局部存储（
__thread/thread_local）实现了变量的线程隔离。 -
关键观察：通过打印地址验证不同线程的变量副本独立性。
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应用场景：需要全局变量但又避免多线程竞争时（如线程独立的计数器、临时缓冲区等）。