VS2022 17.8 功能更新：现已支持 C11 线程

早在 VS2022 17.5 版本，Microsoft Visual C 库已经初步支持了 C11 atomics。今天，我们很高兴地宣布，在最新版本 VS2022 17.8 预览版 2 中已正式支持 C11 线程。开发者可以更轻松地将跨平台 C 应用程序移植到 Windows，而无需开发线程在不同平台上的兼容性层。

和 C11 atomics 不同的是，C11 线程并不和 C++ 的

共享同一个 ABI，但是 C++ 程序可以包含 C11 线程的头文件并像调用其他 C 程序那样调用该头文件中的函数。两者都是根据 Windows 提供的原语实现的，因此它们的用法可以在同一程序和同一线程中混合使用。但是，他们的底层实现是不同的，例如，你不能将 C11 互斥体与 C++ 条件变量一起使用。

C11 包含对线程和各种相关并发原语的支持，包括互斥锁、条件变量和特定于线程的存储。所有这些都在VS2022 17.8 预览版 2 中实现。

线程

线程是使用 thrd_create 创建，只需要将线程的函数指针和用户数据指针（可能为 null）以及指向要填充的thrd_t结构的指针传递到该指针。使用 thrd_create 创建 thrd_t 后，你可以调用函数将其与其他 thrd_t 进行比较、联接或分离，还提供了用于休眠或生成当前线程的函数。

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我们的实现与基于 pthreads 的 C11 线程实现之间的主要区别在于，线程不能使用 thrd_current 和 thrd_detach 自行分离。这是因为线程在 Windows 和类 Unix 上的工作方式存在根本差异，我们需要一个跟踪线程句柄的共享数据结构来实现一些常用的操作。

在类 Unix 操作系统上，整数线程 ID 是线程的句柄，分离只是设置一个标志，导致线程在完成后立即被清理。这使得分离的线程在类 Unix 上使用起来有些危险，因为在分离的线程退出后，对该线程 ID 的任何其他引用都将悬而未决，并且以后可能会完全引用不同的线程。在 Windows 上，线程的句柄是 win32 句柄，并被计算引用。当最后一个句柄关闭时，将清理线程。除了跟踪它们并关闭每个句柄之外，无法关闭线程的所有句柄。

我们可以通过保留线程 ID 的共享映射来实现 Unix/pthreads 行为，并通过 thrd_create 填充。如果你需要此功能，则可以自己实现类似功能，但我们默认不提供此功能，因为即使不使用也会产生成本。还可以使用更好的解决方法，例如通过用户数据指针将指针传递给创建的线程，将指针传递到 thrd_create 填充的 thrd_t 结构体中。

互斥体

互斥体通过 mtx_t 结构和相关功能提供。互斥体可以是普通的、递归的、定时的或这些属性的组合。所有类型的互斥体都使用相同的函数进行操作（类型是动态的）。

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我们的互斥体始终在 Slim Reader Writer Locks 之上实现，在 x64 上每个为 32 字节（我们的 C++ std::mutex 为 80 字节）。它们由一个 8 字节标记（这比需要的要多得多，但为将来的扩展提供了一些空间）、一个 SRWLock、一个 win32 CONDITION_VARIABLE和一个 32 位所有者和锁计数组成。始终保持所有者和锁计数，即使互斥体不是递归的。
如果你尝试递归锁定非递归互斥体，或解锁不属于你的互斥体，则调用 abort 。结构上有效的 mtx_unlock 调用始终成功，在我们的实现中忽略 mtx_unlock 的返回值是安全的。

在我们的实现中，你不需要调用 mtx_init, 一个置零的 mtx_t 是有效的普通互斥体。互斥体也不需要任何清理，对mtx_destroy 的调用是可选的。这意味着你可以安全地将互斥体用作静态变量和类似变量。

条件变量

条件变量通过 cnd_t 结构和相关函数提供。此结构为 8 个字节，仅存储 win32 CONDITION_VARIABLE。
你可以使用 cnd_wait 或 cnd_timedwait 等待条件变量，也可以使用 cnd_signal 唤醒一个等待线程，也可以使用 cnd_broadcast 唤醒所有等待线程，另外，还支持虚假唤醒。

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与互斥体类似，清零条件变量是有效的，你可以省略对 cnd_init 和 cnd_destroy 的调用。

线程特定存储

特定于线程的存储通过 _Thread_local（C23 中的thread_local）关键字或通过 tss_ 系列函数提供。_Thread_local的工作方式与__declspec（线程）（请参阅文档）类似，tss_函数的工作方式与 Fls* 或 Tls* 系列函数类似，但不完全相同。

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C11 TSS 工具支持析构函数，这些析构函数在线程退出时运行，并传递关联的 TSS 键的值（如果该值为非空）。宏TSS_DTOR_ITERATIONS指定在析构函数调用tss_set的情况下，我们将检查要运行的更多析构函数的次数。目前它设置为 1，但是，如果这对你来说是个问题，请告诉我们。析构函数从 DllMain 或 TLS 回调（如果使用静态运行时）运行，并且不会在进程拆卸时运行。这是与 FLS 析构函数的重要区别，后者在进程拆卸时运行，并在任何 DllMain 例程或 TLS 回调之前运行。

TSS 限制和性能特征

使用显式 tss_ 函数时，每个进程限制为 1024 个 TSS 索引，这些索引与用于 Fls* 函数、Tls* 函数或_Thread_local“隐式”TLS 变量的索引不同。如果使用任何

函数（不仅仅是 TSS 函数）并使用静态运行时，则至少使用一个隐式 TLS 索引（用于_Thread_local的索引），即使你不使用隐式 TLS。这是因为我们需要启用 TLS 回调，这会导致加载器分配这样的索引。

如果这是一个问题（例如，由于动态加载此类模块所需的加载器体操），请告诉我们，或者只使用动态运行时。如果你使用 tss_ 函数，那么另外你将使用一个动态 TLS 索引（与 TlsAlloc 使用的索引相同），无论你创建多少个tss_ts，你都将只使用一个。如果曾经在该线程上设置了具有关联析构函数的 TSS 索引，则线程只会在线程退出时花时间处理 TSS 析构函数。创建第一个tss_t时，将分配析构函数表，首次在特定线程上使用tss_set时，将分配每个线程表。内存使用情况与使用 C11 TSS 功能的线程数（而不是进程中的线程总数）成比例。析构函数表为 8KiB（在 32 位平台上为 4KiB），每个线程表为 8209 字节（在 32 位平台上为 4105 字节）。这些性能和内存特性将来可能会发生变化。

新的运行时组件

由于 threads.h 是一项新功能，我们希望实现能够随着时间的推移而更改和改进，因此它作为 vcruntime： vcruntime140_threads.dll 和 vcruntime140_threadsd.dll 的新附属 DLL 发布。如果使用动态版本的 Visual C++ 运行时（/MD 或 /MDd），并且使用新的线程工具，则需要随应用重新分发此文件，或者重新分发足够新的 Visual C++ 运行时修订器，以包含这些文件。如果不接触 C11 线程功能，则应用将不依赖于此 DLL 中的任何内容，并且根本不会加载。

总结

如果你恰好是一个程序员，如果你又恰好是一名 C++ 程序员，那么，今天这篇文章可以作为课后扩展资料，了解下就可以了。

最后

Microsoft Visual C++团队的博客是我非常喜欢的博客之一，里面有很多关于Visual C++的知识和最新开发进展。大浪淘沙，如果你对Visual C++这门古老的技术还是那么感兴趣，则可以经常去他们那(或者我这)逛逛。
本文来自：《C11 Threads in Visual Studio 2022 version 17.8 Preview 2》