在多线程中，有一种叫线程本地存储（Thread-Local Storage，TLS）的变量，它是每个线程有且只有一份自己的副本，对于这个线程来说，它是全局变量，可被所有函数共用；因为每个线程都有自己的一份内存来存储这些变量，所以线程之间不会相互干扰。
TLS变量的内存分配和释放是由操作系统自动管理的，程序员无需手动分配和释放内存。同时，由于每个线程都有自己独立的一份副本，因此TLS变量的读写不需要加锁，可以提高多线程程序的性能。
Linux C语言程序中声明这种类型的变量举例如下：
static __thread int buf[max];内存分配时机
- 线程启动时: 当一个线程启动时，为该线程分配的线程局部存储 (TLS) 空间中会包含该线程的
static __thread变量的内存空间。每个线程都有自己的 TLS 空间，因此每个线程的static __thread变量都有自己的独立副本。主线程的TLS变量是在main函数运行之前被分配，其它线程的TLS则是在线程被创建时分配。
When a program is started, the operating system creates a new process, and the C runtime library (CRT) initializes the program's memory. As part of this initialization, the CRT allocates memory for all
staticvariables, includingstatic __threadvariables.When a new thread is created, the CRT allocates a new block of memory for the thread's stack, and initializes the
__threadvariables in that block.The
statickeyword ensures that the variable is initialized only once
- 首次访问变量时: 如果在多线程环境中，某个线程首次访问一个
static __thread变量，则会在该线程的 TLS 空间中分配该变量的内存空间。此后，该线程后续对该变量的访问都将使用该分配的内存空间。
内存分配的时机取决于以下因素
- 编译器: 不同的编译器可能会对
static __thread变量的内存分配方式略有不同。例如，GNU Compiler Collection (GCC) 通常会在线程启动时分配内存，而 Intel Compiler (ICC) 则可能在首次访问变量时分配内存。 - 操作系统版本: 不同的操作系统版本可能对 TLS 的实现有所不同，这可能会影响
static __thread变量的内存分配方式。
- 如果
static __thread变量在声明时被初始化，例如 static __thread int tls_var = 42; 那么它的内存将在程序启动时被分配，并在程序结束时被释放。如果static __thread变量在声明时没有被初始化，那么它的内存将在第一次被访问时被分配，并在线程结束时被释放。例如：
static __thread int tls_var;void set_tls_var() { tls_var = 42; }TLS 变量在内存中的位置和限制
- 通常是在栈上分配的，而不是在堆上分配的。这是因为 TLS 空间通常位于线程的栈中。
- 内存大小是固定的。
- 内存是线程私有的，但因为只要是内存就有地址，可以通过获取TLS变量的地址实现线程外的访问和操作。
- TLS变量的数量和总大小可能受到系统限制。
- 过多或过大的TLS变量可能会影响程序的性能和资源使用。
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>static __thread int tls_var = 0; // TLS变量声明void* thread_function(void* arg) {printf("Thread %ld: TLS var initial value = %d\n", (long)pthread_self(), tls_var);tls_var = 42; // 修改TLS变量printf("Thread %ld: TLS var new value = %d\n", (long)pthread_self(), tls_var);return NULL;
}int main() {pthread_t thread1, thread2;pthread_create(&thread1, NULL, thread_function, NULL);pthread_create(&thread2, NULL, thread_function, NULL);pthread_join(thread1, NULL);pthread_join(thread2, NULL);return 0;
}作者寄语
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参考资料
gemini
mistral
claude
llama
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