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概念及作用
在单线程程序中，我们经常要用到"全局变量"以实现多个函数间共享数据。在多线程环境下，由于数据空间是共享的，因此全局变量也为所有线程所共有。但有时 应用程序设计中有必要提供线程私有的全局变量，仅在某个线程中有效，但却可以跨多个函数访问 ，比如程序可能需要每个线程维护一个链表，而使用相同的函数操 作，最简单的办法就是使用同名而不同变量地址的线程相关数据结构 。这样的数据结构可以由Posix线程库维护，称为线程私有数据 （Thread- specific Data，或TSD）。
创建和注销
Posix定义了两个API分别用来创建和注销TSD：
该函数从TSD池中分配一项，将其值赋给key供以后访问使用 。如果destr_function不为空，在线程退出（pthread_exit()）时将以key所关联的数据为参数调用destr_function()，以释放分配的缓冲区 （用于收尾工作）。
int pthread_key_create(pthread_key_t *key, void (*destr_function) (void *))；
不论哪个线程调用pthread_key_create()，所创建的key都是所有线程可访问 的，但各个线程可根据自己的需要往key中填入不同的值 ，这就相当于提供了一个同名而不同值的全局变量。在LinuxThreads的实现中，TSD池用一个结构数组 表示：
static struct pthread_key_struct pthread_keys[PTHREAD_KEYS_MAX] = { { 0, NULL } };
创建一个TSD就相当于 将结构数组中的某一项设置为"in_use" ，并将其索引返回给*key，然后设置destructor函数为destr_function。
注销一个TSD采用如下API：
int pthread_key_delete(pthread_key_t key)；
这个函数并不检查当前是否有线程正使用该TSD，也不会调用清理函数（destr_function） ，而只是将TSD释放以供下一次调用 pthread_key_create()使用 。在LinuxThreads中，它还会将与之相关的线程数据项设为NULL （见"访问"）（单纯的设置为NULL是否会造成内存泄露的问题 ？）。
访问
TSD的读写都通过专门的Posix Thread函数进行，其API定义如下：
int pthread_setspecific(pthread_key_t key, const void *pointer); void * pthread_getspecific(pthread_key_t key);
写入（pthread_setspecific()）时，将pointer的值（不是所指的内容 ）（这样的操作是否会出现问题？作为函数参数传入的指针只是原来指针的副本吧？写程序测试！ 测试结果表明，我错了……）与key相关联 （底层实现是类似于红黑树的结构体么？ ），而相应的读出函数则将与key相关联的数据读出来。数据类型都设为void *，因此可以指向任何类型的数据 。
测试代码：
#include <iostream> #include <cstdio> using namespace std; void CheckPointerValue(const void *pVoid) { printf("the pointer's value is :%p/n",pVoid); } int main() { int i = 100; int *pInt = &i; printf("original pointer's value = %p/n",pInt); CheckPointerValue(pInt); return 0; }
输出结果是相等的。
在LinuxThreads中，使用了一个位于线程描述结构（_pthread_descr_struct）中的二维void *指针数组来存放与key关联的数据，数组大小由以下几个宏来说明：
#define PTHREAD_KEY_2NDLEVEL_SIZE 32 #define PTHREAD_KEY_1STLEVEL_SIZE / ((PTHREAD_KEYS_MAX + PTHREAD_KEY_2NDLEVEL_SIZE - 1) / PTHREAD_KEY_2NDLEVEL_SIZE) //其中在/usr/include/bits/local_lim.h中定义了PTHREAD_KEYS_MAX为1024， //因此一维数组大小为32。而具体存放的位置由key值经过以下计算得到： idx1st = key / PTHREAD_KEY_2NDLEVEL_SIZE; idx2nd = key % PTHREAD_KEY_2NDLEVEL_SIZE;
也就是说，数据存放与一个32×32的稀疏矩阵中 。同样，访问的时候也由key值经过类似计算得到数据所在位置索引，再取出其中内容返回。（说的更为简单一点就是把一个一维数组模拟成为二维数组，通过除法得到属于哪一层，通过取余运算得到属于该层的第几个元素 ，上述代码中一维长度的计算式为(1024+32-1)/32=static_cast<int>(32.9)=32 ）
使用范例
以下这个例子没有什么实际意义，只是说明如何使用，以及能够使用这一机制达到存储线程私有数据的目的。
#include <stdio.h> #include <pthread.h> pthread_key_t key; void echomsg(int t) { printf("destructor excuted in thread %d,param=%d/n",pthread_self(),t); } void * child1(void *arg) { int tid=pthread_self(); printf("thread %d enter/n",tid); pthread_setspecific(key,(void *)tid); sleep(2); printf("thread %d returns %d/n",tid,pthread_getspecific(key)); sleep(5); } void * child2(void *arg) { int tid=pthread_self(); printf("thread %d enter/n",tid); pthread_setspecific(key,(void *)tid); sleep(1); printf("thread %d returns %d/n",tid,pthread_getspecific(key)); sleep(5); } int main(void) { int tid1,tid2; printf("hello/n"); pthread_key_create(&key,echomsg); pthread_create(&tid1,NULL,child1,NULL); pthread_create(&tid2,NULL,child2,NULL); sleep(10); pthread_key_delete(key); printf("main thread exit/n"); return 0; }
给例程创建两个线程分别设置同一个线程私有数据为自己的线程ID，为了检验其私有性，程序错开了两个线程私有数据的写入和读出的时间，从程序运行结果可以看出，两个线程对TSD的修改互不干扰。同时，当线程退出时，清理函数会自动执行，参数为tid。
上述的程序不太能运行，主要是一些参数转换的问题，可能是我用G++编译的原因。
另外，pthread_t和pthread_key_t的底层类型如下：
typedef unsigned long int pthread_t;
typedef unsigned int pthread_key_t;
我调试通过的代码如下：
#include<stdio.h> #include<pthread.h> #include<unistd.h> pthread_key_t key; //here t is used as int void EchoMsg(void* t) { printf("Destructor executed in thread %d, param = %d/n", (int)pthread_self(),(int)t); } void* Child1(void *argv) { int tid = pthread_self(); printf("thread %d enter/n",tid); pthread_setspecific(key,(void*)(tid)); sleep(2); printf("thread %d returns %d/n",tid,(int)pthread_getspecific(key)); sleep(5); } void* Child2(void *argv) { pthread_t tid = pthread_self(); printf("thread %d enter/n",(int)tid); pthread_setspecific(key,(void*)(tid)); sleep(1); printf("thread %d returns %d/n",(int)tid,(int)pthread_getspecific(key)); sleep(5); } int main() { //pthread_t的底层设置为typedef unsigned int pthread_t pthread_t tid1,tid2; printf("Hello!/n"); pthread_key_create(&key,EchoMsg); pthread_create(&tid1,NULL,Child1,NULL); pthread_create(&tid2,NULL,Child2,NULL); sleep(10); pthread_key_delete(key); printf("Main thread exit/n"); return 0; }
在此严重感谢原文作者，原文的链接在本文的开始处。如果要转载请标注原文作者信息。
（文中标为红色的为个人认为重要的部分，蓝色的是我自己的笔记）
P.S. long int 在我的32位机器下的长度为4，和int的长度一致（long long的长度为8）
