Boost Thread学习笔记五

多线程编程中还有一个重要的概念：Thread Local Store（TLS，线程局部存储），在boost中，TLS也被称作TSS，Thread Specific Storage。
boost::thread库为我们提供了一个接口简单的TLS的面向对象的封装，以下是tss类的接口定义：

class tss
{
public:
    tss(boost::function1<void, void*>* pcleanup);
    void* get() const;
    void set(void* value);
    void cleanup(void* p);
};

分别用于获取、设置、清除线程局部存储变量，这些函数在内部封装了TlsAlloc、TlsGetValue、TlsSetValue等API操作，将它们封装成了OO的形式。
但boost将该类信息封装在detail名字空间内，即不推荐我们使用，当需要使用tss时，我们应该使用另一个使用更加方便的类：thread_specific_ptr，这是一个智能指针类，该类的接口如下：

 1 class thread_specific_ptr : private boost::noncopyable   // Exposition only
 2 {
 3 public:
 4   // construct/copy/destruct
 5   thread_specific_ptr();
 6   thread_specific_ptr(void (*cleanup)(void*));
 7   ~thread_specific_ptr();
 8 
 9   // modifier functions
10   T* release();
11   void reset(T* = 0);
12 
13   // observer functions
14   T* get() const;
15   T* operator->() const;
16   T& operator*()() const;
17 };

即可支持get、reset、release等操作。
thread_specific_ptr类的实现十分简单，仅仅为了将tss类“改装”成智 能指针的样子，该类在其构造函数中会自动创建一个tss对象，而在其析构函数中会调用默认参数的reset函数，从而引起内部被封装的tss对象被析构， 达到“自动”管理内存分配释放的目的。

以下是一个运用thread_specific_ptr实现TSS的例子：

 1 #include <boost/thread/thread.hpp>
 2 #include <boost/thread/mutex.hpp>
 3 #include <boost/thread/tss.hpp>
 4 #include <iostream>
 5 
 6 boost::mutex io_mutex;
 7 boost::thread_specific_ptr<int> ptr;    // use this method to tell that this member will not shared by all threads
 8 
 9 struct count
10 {
11     count(int id) : id(id) { }
12 
13     void operator()()
14     {
15         if (ptr.get() == 0)    // if ptr is not initialized, initialize it
16             ptr.reset(new int(0));    // Attention, we pass a pointer to reset (actually set ptr)
17 
18         for (int i = 0; i < 10; ++i)
19         {
20             (*ptr)++;
21             boost::mutex::scoped_lock lock(io_mutex);
22             std::cout << id << ": " << *ptr << std::endl;
23         }
24     }
25 
26     int id;
27 };
28 
29 int main(int argc, char* argv[])
30 {
31     boost::thread thrd1(count(1));
32     boost::thread thrd2(count(2));
33     thrd1.join();
34     thrd2.join();
35 
36     return 0;
37 }

此外，thread库还提供了一个很有趣的函数，call_once，在tss::init的实现中就用到了该函数。
该函数的声明如下：
void call_once(void (*func)(), once_flag& flag);
该函数的Windows实现通过创建一个Mutex使所有的线程在尝试执行该函数时处于等待状态，直到有一个线程执行完了func函数，该函数的第二个参数表示函数func是否已被执行，该参数往往被初始化成BOOST_ONCE_INIT（即0），如果你将该参数初始化成1，则函数func将不被调用，此时call_once相当于什么也没干，这在有时候可能是需要的，比如，根据程序处理的结果决定是否需要call_once某函数func。
call_once在执行完函数func后，会将flag修改为1，这样会导致以后执行call_once的线程（包括等待在Mutex处的线程和刚刚进入call_once的线程）都会跳过执行func的代码。

需要注意的是，该函数不是一个模板函数，而是一个普通函数，它的第一个参数1是一个函数指针，其类型为void (*)()，而不是跟boost库的很多其它地方一样用的是function模板，不过这样也没有关系，有了boost::bind这个超级武器，想怎么绑定参数就随你的便了，根据boost的文档，要求传入的函数不能抛出异常，但从实现代码中好像不是这样。

以下是一个典型的运用call_once实现一次初始化的例子：

 1 #include <boost/thread/thread.hpp>
 2 #include <boost/thread/once.hpp>
 3 #include <iostream>
 4 
 5 int i = 0;
 6 int j = 0;
 7 boost::once_flag flag = BOOST_ONCE_INIT;
 8 
 9 void init()
10 {
11     ++i;
12 }
13 
14 void thread()
15 {
16     boost::call_once(&init, flag);
17     ++j;
18 }
19 
20 int main(int argc, char* argv[])
21 {
22     boost::thread thrd1(&thread);
23     boost::thread thrd2(&thread);
24     thrd1.join();
25     thrd2.join();
26 
27     std::cout << i << std::endl;
28     std::cout << j << std::endl;
29 
30     return 0;
31 }

结果显示，全局变量i仅被执行了一次++操作，而变量j则在两个线程中均执行了++操作。