Являются ли исключения С++ достаточными для реализации локального хранилища потоков?

Я был комментируя ответ, что поточно-локальное хранилище приятно и напомнило о другом информативном обсуждении о исключения, в которых я предположил

Единственная особенность в среда выполнения внутри броска block является то, что объект исключения на которые ссылается ретрон.

Объединяя два и два вместе, не выполнил бы весь поток внутри блока функций-catch своей основной функции, наложил бы его на локальное хранилище потоков?

Кажется, он работает нормально, хотя и медленно. Этот роман или хорошо охарактеризован? Есть ли другой способ решения проблемы? Правильно ли была моя первоначальная предпосылка? Какие накладные расходы get_thread несут на вашей платформе? Какой потенциал для оптимизации?

#include <iostream>
#include <pthread.h>
using namespace std;

struct thlocal {
    string name;
    thlocal( string const &n ) : name(n) {}
};

struct thread_exception_base {
    thlocal &th;
    thread_exception_base( thlocal &in_th ) : th( in_th ) {}
    thread_exception_base( thread_exception_base const &in ) : th( in.th ) {}
};

thlocal &get_thread() throw() {
    try {
        throw;
    } catch( thread_exception_base &local ) {
        return local.th;
    }
}

void print_thread() {
    cerr << get_thread().name << endl;
}

void *kid( void *local_v ) try {
    thlocal &local = * static_cast< thlocal * >( local_v );
    throw thread_exception_base( local );
} catch( thread_exception_base & ) {
    print_thread();

    return NULL;
}

int main() {
    thlocal local( "main" );
    try {
        throw thread_exception_base( local );
    } catch( thread_exception_base & ) {
        print_thread();

        pthread_t th;
        thlocal kid_local( "kid" );
        pthread_create( &th, NULL, &kid, &kid_local );
        pthread_join( th, NULL );

        print_thread();
    }

    return 0;
}

Это требует определения новых классов исключений, полученных из thread_exception_base, инициализации базы с помощью get_thread(), но в целом это не похоже на непроизводительное утро, случившееся в бессоннице...

EDIT: Похоже, что GCC выполняет три вызова pthread_getspecific в get_thread. EDIT: и много неприятной интроспекции в стек, среду и исполняемый формат, чтобы найти блок catch, который я пропустил в первом прохождении. Это выглядит очень зависимым от платформы, поскольку GCC вызывает некоторые libunwind из ОС. Накладные расходы порядка 4000 циклов. Я полагаю, что он также должен пройти иерархию классов, но это может быть под контролем.

Ответы

Ответ 1

В игривом духе вопроса я предлагаю это ужасное создание кошмара:

class tls
{
    void push(void *ptr)
    {
        // allocate a string to store the hex ptr 
        // and the hex of its own address
        char *str = new char[100];
        sprintf(str, " |%x|%x", ptr, str);
        strtok(str, "|");
    }

    template <class Ptr>
    Ptr *next()
    {
        // retrieve the next pointer token
        return reinterpret_cast<Ptr *>(strtoul(strtok(0, "|"), 0, 16));
    }

    void *pop()
    {
        // retrieve (and forget) a previously stored pointer
        void *ptr = next<void>();
        delete[] next<char>();
        return ptr;
    }

    // private constructor/destructor
    tls() { push(0); }
    ~tls() { pop(); }

public:
    static tls &singleton()
    {
        static tls i;
        return i;
    }

    void *set(void *ptr)
    {
        void *old = pop();
        push(ptr);
        return old;
    }

    void *get()
    {
        // forget and restore on each access
        void *ptr = pop();
        push(ptr);
        return ptr;
    }
};

Воспользовавшись тем, что в соответствии со стандартом С++ strtok ставит свой первый аргумент, чтобы последующие вызовы могли пройти 0, чтобы извлечь дальнейшие токены из одной и той же строки, поэтому в реализации, зависящей от потока, она должна использовать TLS.

example *e = new example;

tls::singleton().set(e);

example *e2 = reinterpret_cast<example *>(tls::singleton().get());

Итак, пока strtok не используется по назначению в другом месте программы, у нас есть еще один запасной слот TLS.

Ответ 2

Я думаю, вы на что-то здесь. Это может быть даже переносимым способом получения данных в обратные вызовы, которые не принимают пользовательскую переменную "состояние", как вы уже упоминали, даже вне явного использования потоков.

Итак, похоже, что вы ответили на вопрос в теме: ДА.

Ответ 3

void *kid( void *local_v ) try {
    thlocal &local = * static_cast< thlocal * >( local_v );
    throw local;
} catch( thlocal & ) {
    print_thread();

    return NULL;
}

void *kid (void *local_v ) { print_thread(local_v); }

Мне может быть что-то упущено, но это не потоковое локальное хранилище, просто излишне сложная передача аргументов. Аргумент различен для каждого потока только потому, что он передается в pthread_create, а не из-за какого-либо исключения жонглирования.

Оказалось, что я действительно отсутствовал, что в этом примере GCC создает актуальные вызовы локального хранилища потоков. Это действительно делает проблему интересной. Я все еще не совсем уверен, является ли это примером для других компиляторов и как он отличается от прямого обращения к хранилищу потоков.

Я по-прежнему придерживаюсь своего общего аргумента, что одни и те же данные могут быть доступны более простым и прямым способом, будь то аргументы, стекирование ходов или локальное хранилище потоков.

Ответ 4

Доступ к данным в текущем стеке вызовов функций всегда является потокобезопасным. Именно поэтому ваш код является потокобезопасным, а не из-за умного использования исключений. Локальное хранилище потоков позволяет нам хранить данные по потокам и ссылаться на них за пределами быстрого стека вызовов.