Windows核心編程學習筆記——-21章

第21章線程局部儲存區

有時將資料與一個對象的執行個體關聯起來是有協助的。比如視窗附加位元組通過使用SetWindowWord和SetWindowLong來將資料與一個指定的視窗關聯起來。我們可用線程局部儲存區(Thread Local Storage簡稱TLS)來將資料與一個正在執行的指定線程關聯起來。例如，可將建立線程的時間與線程關聯起來，當線程終止時，就可確定線程啟動並執行時間長度。

C/C++運行庫與TLS的聯絡：因其設計早於多線程，所以運行庫中大多數函數是單線程應用程式設計的。如_tcstok_s會將傳入的字串地址儲存在它自己的靜態變數中，當thread1調用時，該靜態變數儲存一個值，當thread2再調用時，該靜態變數的值被更改，若此時再調用thread1，則將不能得到想要的結果。為解決此問題，C/C++運行庫使用了TLS。C++運行庫會為每個線程分配獨立的字串指標，專供_tcstok_s使用。

若程式高度依賴全域變數和靜態變數，則TLS會成為救生符。所以開發時應盡量少用此類變數，更多使用自動變數(棧上的變數，其始終與特定線程關聯)和通過參數傳入的資料。

可在EXE和DLL中使用動態TLS和靜態TLS技術。一般來說，建立DLL時更有用，因DLL通常不知要被連結到的應用程式的結構。但編寫EXE時，一般知道要建立多少線程，如何使用這些線程，這樣就可用別的替代方案來為每個線程關聯資料；設計的好的話，可用基於棧的方法(局部變數)來為每個線程關聯資料。

21.1動態TLS

         原理：系統中每個進程都有一組正在使用標誌，每個標誌可被設為FREE或INUSE，表示該TLS元素是否正在使用。Microsoft保證至少有TLS_NIMINUM_AVAILABLE個位標誌可供使用(TLS_NIMINUM_AVAILABLE在WinNT.h中被定義為64，系統會在需要時分配更多的TLS元素)。每個線程建立時，系統自動分配TLS_NIMINUM_AVAILABLE個PVOID值，它們都初始化為0，並與線程關聯起來。進程位標誌數組元素個數與每個線程PVOID數組的元素個數相同。

         使用時，先讓系統檢索進程的位標誌來擷取第一個可用的FREE標誌的索引，然後將此索引儲存到線程的PVOID數組中，此索引不會再被其他線程所使用。

         用完後，通過TlsFree釋放已預定的TLS的元素，同時會將進程內的位標識數組中對應的INUSE標誌改回FREE，還會將所有線程中該元素的內容設為0。

步驟：

         第一步先調用TlsAlloc，讓系統對進程中的位標誌進行檢索並找到一個FREE標誌。然後將FREE改為INUSE並讓TlsAlloc返回該標誌在位元組中的索引。一個DLL通常將此索引儲存在一個全域變數中。因此值會在整個進程範圍內使用，而非線上程範圍內使用。

         第二步調用TlsSetValue將一個值放到調用線程的數組中。從線程的數組中取回值用TlsGetValue。

         第三步當不再需要一個已經預定的TLS元素時，應調用TlsFree。

使用動態TSL：

         若DLL要使用TLS，則會在DllMain處理DLL_PROCESS_ATTACH的時候調用TlsAlloc，在DllMain處理DLL_PROCESS_DETACH的時候調用TlsFree。而對TlsSetValue和TlsGetValue的調用最可能發生在DLL所提供的其他函數中。

21.2靜態TLS

         與動態TLS相似，靜態TLS也將資料與線程關聯起來。但使用時不必在代碼中調用任何函數，更易使用。

         若想將應用程式建立的每個線程與該線程的啟動時間關聯起來，只需聲明一個啟動時間：__declspec(thread) DWORD gt_dwStartTime = 0; __declspec(thread)首碼告訴編譯器應在可執行檔或DLL檔案中，把對應的變數與特定線程相關。此修飾符修飾的變數必須被聲明為全域變數或靜態變數。局部變數不可用此修飾符，因其已與特定線程相關聯。

 

DLL地獄問題：

比如現在建立好了一個DLL匯出了CMyClass類，客戶也能正常使用這個DLL，假設CMyClass對象的大小為30位元組。如果我們需要修改DLL 中的CMyClass類，讓它有相同的函數和成員變數，但是給增加了一個私人的成員變數int類型，現在CMyClass對象的大小就是34位元組了。當直接把這 個新的DLL給客戶使用替換掉原來30位元組大小的DLL，客戶應用程式期望的是30位元組大小的對象，而現在卻變成了一個34位元組大小的對象，糟糕，客戶程式出錯 了。

類似的問題，如果不是匯出CMyClass類，而在匯出的函數中使用了CMyClass，改變對象的大小仍然會有問題的。這個時候修改這個問題的唯一辦法就是替 換客戶程式中的CMyClass的標頭檔，全部重新編譯整個應用程式，讓客戶程式使用大小為34位元組的對象。

這就是一個嚴重的問題，有的時候如果沒有客戶程式的原始碼，那麼我們就不能使用這個新的DLL了。