[原创] 为什么需要TLS(Thread Local Storage)?

线程局部存储（TLS）是Win32提供的一种底层基础技术，用于将某些数据和一特定线程关联起来，即，这些数据为关联线程所独有（私有）。初看上去，有点郁闷了：既然每个线程都有自己的私有堆栈，那么还要整个TLS做劳什子？线程的私用数据全放堆栈里不就得了？...... 然而事情并不是那么简单的=) 下面举个具体的例子。

所谓堆栈，相当于是一个历史记录，里面存储的数据（函参、返回值、调用上下文）与函数调用顺序有着密不可分的联系。假设有某线程ThreadProc的伪码是这样写滴：

int a=100; 
 
CreateThread(ThreadProc,NULL); 
 
void ThreadProc(void* lpvoid) { 
    print(a++); 
    A();     
} 
 
void A() { 
    print(a++); 
    B(); 
} 
 
void B() { 
    print(a++); 
    C(); 
} 
 
void C() { 
    print(a++); 
}

其调用链很清楚，ThreadProc->A->B->C然后再返回，调用链中的每个函数都引用了a并且修改了a的值，注意到，“全局变量”a是没有存储在线程堆栈中的，但是与此同时我们想让a成为线程所独有的数据，即，不期望发生同时多个ThreadProc线程的实例访问并修改同一个全局变量，导致运行结果不确定的情况（运行结果的不确定源于线程调度顺序、调度时被中断位置的不确定），该怎么办？用TLS。

慢，事情还没有完！隔壁的某位先生马上抢白我了（绝杀状）：“上述解释还是无法令人满意！——这个程序我还可以这样写，照样不需要TLS!” 下面一起来看看这个无需TLS的程序是怎么写的：

int a=100; 
 
CreateThread(ThreadProc,&a); 
 
void ThreadProc(void* lpvoid) { 
    int aa=*((int*)lpvoid); 
    int* pa=&aa;     
 
    print((*pa)++); 
    A(pa);     
} 
 
void A(int* pa) { 
    print((*pa)++);     
    B(pa); 
} 
 
void B(int* pa) { 
    print((*pa)++);     
    C(pa); 
} 
 
void C(int* pa) { 
    print((*pa)++);     
}  

汗....本来想偷点懒de.....^^ 没办法了，看来偶也得放绝杀了。是的，我承认隔壁的先生的确是善于思考，通过copy一份全局变量a的值到线程自己的私有局部变量aa、同时在调用每一个函数时都将aa的指针作为函参的方法，几乎是完全避免了TLS的使用，也就否定了TLS存在的意义。不过，（嘿嘿，准备逆转）难道大家不觉得这种方式太烦了吗？且不论仅仅只用到了一个线程全局量的时候就这样了，更不用说假设要用到十个八个全局量的时候场面有多壮观了；还有，调用链上每个函数都有一个函参指针指向堆栈copy，假设是十个八个全局量、调用链又有个十层八层那该浪费多少堆栈里面的空间啊.....另外，再补充一点，为了向下兼容，例如，现有的C标准库在Win32之前已经存在很长一段时间了，由于没有考虑多线程环境的影响，里面大量地使用了全局静态变量，C标准库不是由你我写的，当然也就没法修改了，如果在线程体里面要使用这些“危险”函数的话，你我该怎么办？不用标准库？会被累死的......所以C/C++标准库使用了TLS，所以TLS有其存在的价值。

隔壁的先生不啃声了。一句话，存在，总得有道理=)