c++ - 在 C++ 中包含和访问线程全局变量

Question

在我去过的几个工作场所看到的一个设计问题，但没有一个令人满意的解决方案:

假设您有一个具有动态线程数的系统。

每个线程都必须访问一组“单例”，单例每个线程只有一个实例(因此它们不是真正的单例，而是每个线程的单例)

这组单例在编译时是已知的。

每个单例都有一个默认构造函数(为了简化事情，不过，没有这个约束的解决方案会很好)

一个满意的解决方案应该有以下几点:

1. 每个线程都可以在 o(1) 时间内访问它的任何单例

2. 对单例的访问是无锁的

3. 将单例添加到“单例集”不需要在集端编写新代码

4. “单例集”在编译期间填充

我不确定这样的设计是否可行。如果是，我认为它需要一点元编程。

提前感谢您的任何见解。

Answer 1

线程局部变量很好地解决了这个问题。

// in .h
class ThreadSingleton
{
private:
    static __thread ThreadSingleton* thread_specific_instance;

public:
    static ThreadSingleton* get() { return thread_specific_instance; }
    ThreadSingleton();
    ~ThreadSingleton();
};

// in .cc
__thread ThreadSingleton* ThreadSingleton::thread_specific_instance;

ThreadSingleton::ThreadSingleton() {
    if(thread_specific_instance)
        std::abort(); // one instance per thread please
    thread_specific_instance = this;
}

ThreadSingleton::~ThreadSingleton() {
    thread_specific_instance = 0;
}

// usage
int main() {
    // on thread entry
    ThreadSingleton x;

    // later anywhere in the thread
    ThreadSingleton* px = ThreadSingleton::get();
}

每个线程都会在堆栈的某处创建ThreadSingleton，通常是在线程函数中。稍后可以通过 ThreadSingleton::get() 从该线程中的任何位置访问 ThreadSingleton，它返回调用线程的单例。 (上面可以做一个模板来包装任何其他类，为了说明简单我没有这样做)。

性能方面访问线程局部变量不需要任何调用(不同于使用 pthread_key_create 创建的线程特定存储)参见 http://www.akkadia.org/drepper/tls.pdf了解更多详情。