線程局部存儲TLS
1 .使用線程局部存儲的理由
當我們希望這個進程的全局變量變為線程私有時，而不是所有線程共享的，也就是每個線程擁有一份副本時，這時候就可以用到線程局部存儲（TLS，Thread Local Storage）這個機制了。
2.動態TLS
（1）調用TlsAlloc函數
兩種方式：
1>全局調用一次： global_dwTLSindex=TLSAlloc();
如果程序只調用一次TlsAlloc,而不是每個線程都調用一次TlsAlloc()函數的話，多個線程就使用同一個索引值，不同線程雖然看起來用的是同名的TLS數組索引變量，但實際上各個線程得到的可能是 不同DWORD值。其意義在於，每個使用TLS的線程獲得了一個DWORD類型的線程局部靜態變量作為TLS數組的索引變量
2>進程內的每個線程都調用一次：
每個線程得到不一樣的索引值，調試可以看到每一次調用，索引值的大小是自加1而遞增的。
函數流程：
1>該函數會檢索系統進程中的位標誌並找到一個FREE標誌，然後將該標誌從FREE改為INUSE，並返回該標誌在位數組中的索引，通常將該索引保存在一個全局變量中，因為這個值會在整個進程範圍內（而不是線程範圍內）使用。
2>如果TlsAlloc無法在列表中找到一個FREE標誌，會返回TLS_OUT_OF_INDEXES。
3>TlsAlloc函數在函數返回之前，會遍歷進程中的每個線程，並根據新分配的索引，在每個線程的Tls數組中把對應的元素設為0
（2）調用TlsSetValue(dwTlsIndex,pvTlsValue)
將一個值放到線程的數組中
該函數把pvTlsValue所標誌的一個PVOID值放到線程的數組中,dwTlsIndex指定了在數組中的具體位置（由TlsAlloc得到）
當一個線程調用TlsSetValue的時候，會修改自己的數組。但它無法修改另一個線程的TLS數組中的值。
（3）調用PVOID TlsGetValue(dwTlsIndex)
從線程的數組中取回一個值
與TlsSetValue相似，TlsGetValue中會查看屬於調用線程的數組
（4）調用TlsFree(dwTlsIndex)
釋放己經預訂的TLS元素
該函數會將進程內的位標誌數組對應的INUSE標誌重設回FREE
同時該函數還會將所有線程中該元素的內容設為0。
試圖釋放一個尚未分配的TLS元素將導致錯誤
// DynamicTLS.cpp : 定義控制臺應用程序的入口點。
//
#include "stdafx.h"
#include <windows.h>
#include <process.h>
#include <ctime>
#include <cstdlib>
#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;
clock_t gc_begin = 0;
clock_t gc_End = 0;
clock_t gc_Interval = 0; //全局
//unsigned long __stdcall threadProc(void *arg); CreateThread
unsigned int __stdcall ThreadProc(void *arg);
int main(int argc, char *argv[])
{
/*
不同線程雖然看起來用的是同名的TLS數組索引變量，但實際上各個線程得到的可能是不同DWORD值。
其意義在於，每個使用TLS的線程獲得了一個DWORD類型的線程局部靜態變量作為TLS數組的索引變量。
*/
//這裏使用 TlsAlloca() 可以，在線程內部調用這個函數也可以，使得每個線程都有一個不同的索引值，
//僅僅在這裏調用一次，程序的實現也成功了，不同線程使用了同一個索引值也成功了
//DWORD tlsIndex = TlsAlloc(); //此步之後，當前線程實際上訪問的是這個TLS數組索引變量的線程內的拷貝版本
//這裏調用 TlsAlloc()產生的第一個索引值也是1
DWORD tlsIndex = 0;
vector<HANDLE> threads;
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
HANDLE h = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ThreadProc,
(void*)tlsIndex, 0, NULL);
/*
使用_beginthreadex 和 CreateThread 創建線程產生的第一個索引值TlsAlloc()不同，
CreateThread是 1，_beginthreadex產生的是3,占用了兩個索引位？
*/
//HANDLE h = (HANDLE)CreateThread(NULL, 0, ThreadProc,
//(void*)tlsIndex, 0, NULL);
Sleep(2000);
threads.push_back(h);
}
for (size_t i = 0; i < threads.size(); ++i) {
WaitForSingleObject(threads[i], INFINITE);
CloseHandle(threads[i]);
}
}
//
unsigned int __stdcall ThreadProc(void *arg)
{
DWORD tlsIndex = TlsAlloc();
//DWORD tlsIndex = reinterpret_cast<DWORD>(arg);
gc_begin = clock(); //從“開啟這個程序進程”到“程序中調用clock()函數”時之間的CPU時鐘計時單元（clock tick）數
TlsSetValue(tlsIndex, PVOID(gc_begin)); // 利用TlsSetValue 設置 值
printf("Thread ID: %d, Thread Begin Time: %d\n", GetCurrentThreadId(), gc_begin);
Sleep(2000);
gc_End = clock();
gc_Interval = gc_End - reinterpret_cast<clock_t>(TlsGetValue(tlsIndex));
double sec = 1.0 * gc_Interval / CLOCKS_PER_SEC; // 利用TlsGetValue取得值
printf("Thread ID: %d, Thread End Time: %d, Survival Time: %f\n", GetCurrentThreadId(), gc_End, sec);
return 0;
}
這裏補充一下_beginthreadex()函數和CreateThread函數在創建線程時候，所創建的線程，調用TlsAlloc函數產生的索引值的不同，_beginthreadex()函數下的線程第一個索引值是3，而CreateThread函數下的線程第一個索引值是1，應該是_beginthreadex()函數下的線程出於某種原因占用了兩位：
CreateThread函數下的線程第一個索引值：
_beginthreadex()函數下的線程第一個索引值：
3.靜態TLS
（1）靜態TLS變量的聲明
__declspec(thread) int number;
（2）靜態TLS的實現原理
對於Windows系統來說，正常情況下一個全局變量或靜態變量會被放到".data"或".bss"段中，但當我們使用__declspec(thread)定義一個線程私有變量的時候，編譯器會把這些變量放到PE文件的".tls"段中。
當系統啟動一個新的線程時，它會從進程的堆中分配一塊足夠大小的空間，然後把".tls"段中的內容復制到這塊空間中，於是每個線程都有自己獨立的一個".tls"副本。所以對於用__declspec(thread)定義的同一個變量，它們在不同線程中的地址都是不一樣的。
線程環境塊（TEB，Thread Environment Block）。這個結構裏面保存的是線程的堆棧地址、線程ID等相關信息，其中有一個域是一個TLS數組，它在TEB中的偏移是0x2C。對於每個線程來說，x86的FS段寄存器所指的段就是該線程的TEB，於是要得到一個線程的TLS數組的地址就可以通過FS:[0x2C]訪問到。
// Static_TLS.cpp : 定義控制臺應用程序的入口點。
//
#include "stdafx.h"
#include <windows.h>
#include <iostream>
// 定義靜態TLS全局變量
__declspec(thread) int __TlsValue = 0;
using namespace std;
DWORD WINAPI ThreadProcedure(LPVOID ParameterData);
int main()
{
// 設置主線程靜態TLS的value為5
__TlsValue = 5;
HANDLE ThreadHandle = CreateThread(NULL, 0, ThreadProcedure, NULL, 0, NULL);
if (ThreadHandle)
{
// 等待直到子線程結束
WaitForSingleObject(ThreadHandle, INFINITE);
// 取得主線程靜態TLS的值
cout << "主線程 __TlsValue=" << __TlsValue << endl;
}
return 0;
}
DWORD WINAPI ThreadProcedure(LPVOID ParameterData)
{
// 設置子線程value為10，並不影響主線程
__TlsValue = 10;
// 取得子線程靜態TLS的值
cout << "子線程 __TlsValue=" << __TlsValue << endl;
return 0;
}
線程局部存儲TLS