Thread Local Storage理解

带着问题去学习

1. 什么是thread local storage？

一种计算机编程方法，使用线程本地静态或全局的内存。

2. 主要作用是什么？

1. 避免资源竞争；当多个线程访问同一个资源时，会产生竞争。当将资源声明为thread local storage时，则不会有竞争。
2. 使用全局对象方法的重入性；比如一个函数使用全局变量设置一个错误码（比如c库中的errno），如果errno是个全局变量，一个系统方法会重写这个值之前刚被另外一个线程修改，然而另一个线程的代码马上又对errno进行校验使用（此时结果不符合预期）；使用thread local storage可以解决：使errno看起来是个全局变量，但是每个线程拥有一个。

3. 编译之后存放在什么段？

编译之后存放在TLS section，如果没有初始值，则在.tbss；如果有初始值，则在.tdata;

#include <stdio.h>
#include <thread>

thread_local int hello = 3;
int main(int argc, char** argv){
    printf("hello:%d\n",hello);
    return 0;
}

1. 使用readelf -s 查看hello符号的位置(首先将上述代码编译成main二进制)

   readelf -s main | grep -E ‘hello|Num’

   输出:

      Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
      Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
       58: 0000000000000000     4 TLS     GLOBAL DEFAULT   21 hello
   

2. Ndx表示符号所属的段，使用readelf -S 查看21 是什么段

   readelf -S main | grep -A 1 -E ‘[21|Name’

   输出

     [Nr] Name              Type             Address           Offset
          Size              EntSize          Flags  Link  Info  Align
   --
     [21] .tdata            PROGBITS         0000000000003db4  00002db4
          0000000000000004  0000000000000000 WAT       0     0     4
   

   所以thread_local变量hello的符号类型为TLS，全局作用域，位于.tdata段中。

ps: 当thread_local变量没有初始化时，位于.tbss段（和全局变量类似，初始化的全局变量位于.data段，未初始化的全局变量位于.bss段）, 感兴趣的可以将thread_local int hello = 3;改为thread_local int hello;然后再按照上面步骤进行查看。

编译之后存放在什么段？

答案：初始化的thread_local变量编译过后位于.tdata段，未初始化的位于.tbss段。

4. 运行时如何进行初始化，存放在内存的什么区域？

线程使用变量时，从相应数据段中复制数据，然后存放在thread local storage区域。