Как компилятор C++ реализует локальное хранилище потоков в C++ 0x?

Question

Как C++ complier реализует потоковое локальное хранилище в C++ 0x

Я искал это в google. Но я ничего не могу с этим поделать.

У кого-нибудь есть материал об этом?

Answer 1

Прочитать Wikipedia entry.

Нить-локальное хранилище не является чем-то особенным для C++. Иногда это происходит под разными именами, такими как «TLS» (просто аббревиатура потокового локального хранилища) или «потоковое хранилище» (TSS).

Большинство операционных систем предоставляют API для доступа к потоковому хранилищу. Например, Windows имеет bunch of API functions, начиная с «TLS». Под капотом Win32 резервирует специальную область для множества данных на потоке, включая локальное хранилище пользовательских потоков, доступное через определенный регистр процессора (FS на x86). Linux предоставляет потоковое хранилище через API-интерфейсы pthread с именами, такими как pthread_key_create, и они обычно реализуются с использованием аналогичной техники.

Возможно, что ОС не предоставляет никакой поддержки вообще. Однако, если ОС предоставляет уникальный идентификатор потока процесса через API, тогда библиотека времени выполнения C++ может поддерживать что-то концептуально как std::map<thread_id, per_thread_storage> внутренне. Конечно, тогда есть проблема, что такое per_thread_storage. Если программа была статически связана, она могла бы быть чем-то вроде указателя на большую структуру со всеми переменными хранилища нитей, объявленными в программе как элементы. Это упрощение, но вы получаете общую идею.

Доступ к переменным локального хранилища данных, очевидно, является не просто чтением или записью прямой памяти. Это потенциально довольно много больше, чем это. Если вы собираетесь использовать многопоточное локальное/специфическое хранилище в определенной функции, я бы рекомендовал сначала скопировать указатель на локальную область потока в локальную переменную.

Answer 2

Глобальные переменные (или записываемые статические данные - WSD) обычно хранятся в блоке памяти отдельно от стека, кучи и кода. Блок WSD создается и инициализируется до того, как код исполняемого файла начнет работать.

C++ 0x вводит ключевое слово thread_local, которое обеспечивает создание отдельного экземпляра глобальной переменной для потока. Проблема в том, что для каждого потока нужно загружать другой блок.

Следующая трудность заключается в том, что адрес переменной не фиксируется во времени связи и отличается для каждого потока.

Существует два пути решения этой проблемы. Один из них заключается в том, чтобы компилятор генерировал вызов функции для получения правильного блока, а другой - для изменения ABI для хранения блока TLS в одном из регистров процессора. Затем это можно использовать со смещениями для доступа к правильной переменной thread_local.

Это отличается от поддержки библиотеки, где ОС хранит одно значение void*, которое можно использовать, чтобы сохранить указатель на локальный блок потока, который был выделен в куче процесса.

Если вы хотите узнать подробности gory here.

Answer 3

Вы можете использовать boost::thread для переносимости TLS на разных платформах. Реализация на каждом из них находится в коде и должна помочь вам понять, как разные системы обрабатывают эту область.