含和訪問線程的全局數據的C++

Question

我在幾個場所我去過，但沒有一個滿意的解決方案已經看到了一個設計問題：

假設你有一個線程的動態數量的系統。

每個線程都必須有一組「單身」，單身人士有一個和每個線程（因此它們不是真正的單身人士，但每個線程單身）

這套單身的只有一個實例的訪問在編譯時已知。

每個單身的有一個默認的構造函數（爲了簡化的東西，不過，這並沒有這個約束的解決方案將是巨大的）

滿意的解決方案應該具備如下：

1. 每個線程可以訪問的任何其單身的在O（1）時間

2. 到一個單接入是鎖定自由

3. 添加一個單獨的「單套」不需要寫在一組方新代碼

4. 的「單套」在編譯時

填充我不知道如果這樣的一個設計是可行的。如果是這樣，我認爲它需要一點元編程。

預先感謝您的任何見解。

Answer 1

線程局部變量很好地解決了這個問題。

// 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(); 
} 

每個線程棧上創建ThreadSingleton某處，通常在線程功能。稍後ThreadSingleton可以通過ThreadSingleton::get()從該線程中的任何地方訪問，它返回調用線程的單例。 （以上可以作爲一個模板來包裝任何其他類，我沒有這樣做，爲了簡化說明）。

性能明智訪問線程局部變量不需要任何呼叫（使用不同使用pthread_key_create創建線程專有存儲）查看http://www.akkadia.org/drepper/tls.pdf瞭解更多詳情。

Answer 2

好，通常我會在評論中發佈此，因爲我不是很肯定，如果我甚至正確理解你的問題......不過，是不是足以創造你單身在構造函數中設置的情況下，父Thread類？

假設你有三個類A，B和C（在編譯時已知） 和一個「線程」類。

你會不會在你的線程頭

class Thread { 
private: 
    A *a; 
    B *b; 
    C *c; 
public: 
    Thread(); 
} 

聲明A，B和C的實例，然後在你的線程的構造函數實例化呢？

Thread:Thread() { 
    a = new A(); 
    b = new B(); 
    c = new C(); 
} 

這樣，每個線程「擁有」的單身人士完全，這意味着它可以在任何時間訪問它們，而不必擔心競爭條件或鎖。

關於「添加單例」，我可以建議創建一個'Singleton-Parent'類，然後使用標準容器（如std :: list），您可以將新指針推向？ 當然，訪問這個列表時必須用鎖來保護，當你在運行時，在編譯時，這是不必要的。 在編譯期間，您可能最好使用靜態數組指針，這將允許您儘可能快地訪問指針。

同樣，如果我理解你的問題錯了抱歉。

Answer 3

我不確定我是否正確理解你的問題，但對我來說，單身人士的「集合」是無關緊要的。你有一個固定數量的單例，稱它們爲Singleton1至SingletonX，其中X在編譯時已知。這對線程無關緊要。

對於實際的單例，您可以讓它們從處理每個線程部分的單個模板化基類繼承。事情是這樣的：

template<class B> 
struct SingletonBase 
{ 
    static B &getInstance() 
     { 
      // One instance per thread 
      static std::unordered_map<std::thread::id, B> intances; 

      if (instances.find(std::this_thread::get_id()) == instances.end()) 
       instances[std::this_thread::get_id()] = B{}; 

      return instances[std::this_thread::get_id()]; 
     } 
}; 

class Singleton1 : public SingletonBase<Singleton1> 
{ 
    // ... 
}; 

如果你不想爲單身分開不同的類，你可以使用std::array來存儲它們：

class Singleton : public SingletonBase<Singleton> 
{ 
    // ... 
}; 

std::array<Singleton, X> singletons; 

這將創建一個指定號碼X數組編譯時間，並可以像普通數組一樣訪問：Singleton &instance = singletons[0].getInstance();。

請注意，我的示例代碼使用「新」C++ 11標準庫中的功能。

Answer 4

除非我誤解了你，否則你正在描述線程本地存儲。

在C++ 11中，您只需聲明變量thread_local即可爲每個線程獲取單獨的實例。

在C++ 03中，最便攜的解決方案是boost::thread_specific_ptr;或者，您的編譯器和/或系統庫可能會提供線程特定的存儲，如POSIX的pthread_key_create和朋友。