c/c++ 线程私有数据

       我们知道，不管是在单线程还是在多线程中，全局变量都可以在各线程中共享数据。但当我们需要在各线程中保存各自线程的数据时，该如何处理呢？是在各线程中各自定义数据呢，还是有其他办法呢？pthread 线程库就有这样一种数据结构，  相同的数据名称在不同的线程中各自维护着各自的数据，称为线程私有数据（Thread Specific Data TSD）或称为 线程本地存储 TSS(Thread-Specific Storage), TLS(Thread Local Storage)。而 pthread 线程库一共提供了 4 个接口用来创建、删除、设置、获取 这个线程私有数据，分别为：

 #include  

int pthread_key_create(pthread_key_t *key, void (*destructor)(void*)); //第 2 个参数是一个函数指针，用来在线程退出时将key值作为参数进行调用。（这个参数暂时没用过）

 int pthread_key_delete(pthread_key_t key);

 int pthread_setspecific(pthread_key_t key, const void *value);

 void *pthread_getspecific(pthread_key_t key);

类型 pthread_key_t 实际定义为：

/* Keys for thread-specific data */

typedef unsigned int pthread_key_t;

我们可以用一个类进行封装，如下：

/************************************
*
* filename: ThreadSpecific.h
*
************************************/
 
#ifndef __THREAD_SPECIFIC_H__
#define __THREAD_SPECIFIC_H__
 
#include 
 
class CThreadSpecific
{
public:
    CThreadSpecific();
    ~CThreadSpecific();
 
    // 设置私有数据
    bool setValue(void const *value);
 
    // 获取私有数据
    bool getValue(void **value);
 
private:
    bool            mValid; //数据是否可用，即调用 pthread_key_create 过了
    pthread_key_t   mKey;
 
};
 
 
#endif

/************************************
*
* filename: ThreadSpecific.cpp
*
************************************/
 
#include "ThreadSpecific.h"
 
CThreadSpecific::CThreadSpecific(): mValid(false), mKey(0)
{
    mValid = (0 == pthread_key_create(&mKey, NULL));
}
 
CThreadSpecific::~CThreadSpecific()
{
    if(mValid)
    {
        pthread_key_delete(mKey);
    }
}
 
bool CThreadSpecific::setValue(void const *value)
{
    if(mValid)
    {
        return 0 == pthread_setspecific(mKey, value);
    }
 
    return false;
}
 
bool CThreadSpecific::getValue(void **value)
{
    if(mValid)
    {
        *value = pthread_getspecific(mKey);
        return true;
    }
 
    return false;
}
 

        那线程私有数据有什么用呢？毫无疑问是用在多线程情况下，比如场景：一台嵌入式设备可以通过局域网进行登录，登录后可以进行配置操作或其他操作，而同时它是允许多个用户操作的，这时多个用户操作其实就是多个线程在操作，那么各个用户（线程）获取到的返回码肯定是要不一样的。假如用一个全局变量会发生什么样的情况呢？可能是：前一个用户操作错误时，紧接着一个用户操作没有错误，而取到是前一个用户操作的错误码，这样是不是混乱了呢？所以这种情况下，各个线程操作的结果应该是各个线程进行私有设置，这样各个线程获取到的错误码才是正确的。

        那实际使用时可以再添加一个管理错误码的类，实现为一个单例，然后提供设置和获取错误码的接口，类似如下：

/****************************
 * filename: ErrorManager.h
 ***************************/
#ifndef __ERROR_MANAGER_H__
#define __ERROR_MANAGER_H__
 
#include "ThreadSpecific.h"
 
class CErrorManager
{
private:
    CErrorManager()
    {}
    ~CErrorManager()
    {}
 
    CErrorManager(const CErrorManager&) = delete;
    CErrorManager& operator=(const CErrorManager&) = delete;
 
public:
    static CErrorManager *instance();
 
    bool setLastError(int errno);
 
    int getLastError();
};
 
#endif

/*******************************
 * filename: ErrorManager.cpp
 ******************************/
 
#include 
#include "ErrorManager.h"
 
static CThreadSpecific sTSSLastError;
 
CErrorManager *CErrorManager::instance()
{
    static CErrorManager sInstance;
    return &sInstance;
}
 
bool CErrorManager::setLastError(int errno)
{
    return sTSSLastError.setValue(reinterpret_cast<void const*>(errno));
}
 
int CErrorManager::getLastError()
{
    void *value = NULL;
    sTSSLastError.getValue(&value);
 
    return ((int)reinterpret_cast<intptr_t>(value));
}

main 函数如下，创建两个线程，用简单的 sleep() 方式先后启动线程函数，同时交叉地设置了各自的线程私有数据，然后再获取。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include "ErrorManager.h"
 
void *threadProc(void *arg)
{
    int errNo = *(int *)arg;
    printf("tid[%ld] setLastError %d to threadspecific!\n", syscall(SYS_gettid), errNo);
    CErrorManager::instance()->setLastError(errNo);
    sleep(3);
 
    int value = CErrorManager::instance()->getLastError();
    printf("tid[%ld] getLastError %d from threadspecific!\n", syscall(SYS_gettid), value);
 
    return nullptr;
}
 
 
int main()
{
    pthread_t tid1, tid2;
    int value = 200;
    pthread_create(&tid1, nullptr, threadProc, (void *)&value);
    sleep(1);
 
    value = 500;
    pthread_create(&tid2, nullptr, threadProc, (void *)&value);
 
    pthread_join(tid1, nullptr);
    pthread_join(tid2, nullptr);
 
    return 0;
}

其结果为：

各个线程获取的都是各自设置的数据。