线程局部存储分析
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1 前言
在Linux C/C++编程时不可避免的会遇到以下的需求,全局变量线程共享;最为典型的功能则是
errno,变量 在程序的任何地方都可以访问,但是不会影响到其他线程,这就是本文档说明的TLS(线程局部存储变量)
如何创建并且使用TLS? 存在下面两种方法
- 线程库函数
- 编译器提供
下面分别进行说明分析
2 线程库函数
pthread提供了函数用来处理
TLS, 分别管理键值和数据
2.1 键值
typedef unsigned pthread_key_t;
int pthread_key_create(pthread_key_t *, void (*)(void *));
int pthread_key_delete(pthread_key_t);// 进程最多可以创建128个键值
#define PTHREAD_KEYS_MAX 1282.1.1 创建键值
pthread_key_create
- pthread_key_t 键值变量
- 析构函数(线程退出时,自动调用)
下面的代码为了减少篇幅和增加可读性,我删除了不少辅助代码;
pthread_key_t j = next_key;
do {
if (!keys[j]) {
keys[next_key = *k = j] = dtor;
return 0;
}
} while ((j=(j+1)%PTHREAD_KEYS_MAX) != next_key);2.1.2 销毁键值
pthread_key_delete
do {
td->tsd[k] = 0;
} while ((td=td->next)!=self);
keys[k] = 0;2.1.3 析构调用
pthread_tsd_run_dtors
线程退出__pthread_exit函数调用;
for (j=0; self->tsd_used && j<PTHREAD_DESTRUCTOR_ITERATIONS; j++) {
self->tsd_used = 0;
for (i=0; i < PTHREAD_KEYS_MAX; i++) {
void *val = self->tsd[i];
void (*dtor)(void *) = keys[i];
self->tsd[i] = 0;
if (val && dtor && dtor != nodtor) {
dtor(val);
}
}
}2.2 数据
void *pthread_getspecific(pthread_key_t);
int pthread_setspecific(pthread_key_t, const void *);
// 设置
self->tsd[k] = 私有数据;
self->tsd_used = 1;
// 读取
return self->tsd[k];3 编译器提供
musl线程库提供的私有数据还可以理解,但是
GCC的__thread变量就比较难以分析了,因此此时只能通过 汇编文件进行分析
給出测试程序
__thread int num;
int test(void)
{
return num;
}GCC生成的汇编语言
num:
test:
push {r7} @ 进入函数,保存现场
add r7, sp, #0 @ R7 = SP
mrc p15, 0, r3, c13, c0, 3 @ R3 = 线程号
ldr r2, .L3 @ R2 = &num
ldr r3, [r3, r2] @ R3 = *((int *)(R3 + R2))
mov r0, r3 @ R0 = R3
mov sp, r7 @ 恢复SP
ldr r7, [sp], #4 @ 恢复R7
bx lr @ return
.L3:
.word num(tpoff)但是到现在我们还是没有通过汇编理解原因,但是我们可以注意到一个可疑点.word num(tpoff),这个表达式中tpoff是什么?那么只好到GCC官网上看看是怎么处理的.
GCC Thread-Local Storage
同时可以得到一份文档ELF Handling For Thread-Local Storage;
那么就开始分析此文档