Параллельное программирование на С++ в действии

Поточно-локальные переменные в области видимости пространства имен и поточно-локальные статические члены класса конструируются раньше первого использования переменной в той же единице трансляции, но насколько раньше не оговаривается. В одних реализациях поточно-локальные переменные могут конструироваться при запуске потока, в других — непосредственно перед первым использованием в каждом потоке, в третьих — еще в какой-то момент. Возможен и смешанный подход в зависимости от контекста. На самом деле, если ни одна из поточно-локальных переменных в данной единице трансляции не используется, то не гарантируется, что они вообще будут сконструированы. Это позволяет динамически загружать модули, содержащие поточно-локальные переменные — они будут сконструированы в данном потоке при первом обращении потока к переменной из динамически загруженного модуля.

Поточно-локальные переменные, объявленные внутри функции, инициализируются, когда поток управления впервые проходит через объявление переменной в данном потоке. Если функция в данном потоке не вызывалась, то объявленные в ней поточно-локальные переменные не будут сконструированы. Точно такое же поведение характерно для локальных статических переменных, только в этом случае оно применяется в каждом потоке по отдельности.

У поточно-локальных переменных есть и другие общие черты со статическими переменными — они инициализируются нулями перед последующей инициализацией (например, динамической) и, если конструктор поточно-локальной переменной возбуждает исключение, то вызывается функция std::terminate(), которая аварийно завершает приложение.

Деструкторы всех поточно-локальных переменных, сконструированных в данном потоке, вызываются после возврата из функции потока в порядке, обратном конструированию. Поскольку порядок инициализации не определён, то необходимо гарантировать отсутствие взаимозависимостей между деструкторами таких переменных. Если деструктор поточно-локальной переменной возбуждает исключение, то вызывается функция std::terminate(), как и при конструировании.

Поточно-локальные переменные, принадлежащие некоторому потоку, уничтожаются также в случае, когда данный поток вызывает std::exit() или возвращается из main() (что эквивалентно вызову std::exit() со значением, которое вернула main()). Если другие потоки продолжают работать, когда приложение завершается, то деструкторы принадлежащих им поточно-локальных переменных не вызываются.

Хотя поточно-локальные переменные, принадлежащие разным потокам, имеют разные адреса, все же можно получать обычный указатель на такую переменную. Этот указатель адресует объект в том потоке, где указатель был получен, и, следовательно, его можно использовать для предоставления доступа к этому объекту из других потоков. Попытка доступа к уже уничтоженному объекту является неопределенным поведением (как всегда), потому, передавая указатель на поточно-локальную переменную в другой поток, следите за тем, чтобы он не разыменовывался после завершения потока-владельца.

А.9. Резюме

В этом приложении мы смогли лишь пробежаться по верхам новых языковых средств, появившихся в стандарте C++11, поскольку нас интересовали лишь те возможности, которые активно используются в библиотеке Thread Library. Из других средств стоит отметить статические утверждения, строго типизированные перечисления, делегирующие конструкторы, поддержку Unicode, псевдонимы шаблонов, новую универсальную последовательность инициализации, а также ряд других, более мелких изменений. Подробное описание всех новых средств выходит далеко за рамки этой книги и, пожалуй, заслуживает отдельного тома. Лучший из существующих на данный момент обзор всего множества изменений, наверное, приведён в FAQ'e по C++11[21] Бьярна Страуструпа, хотя популярные учебники по С++ в скором времени, вероятно, будут переизданы с учетом всех новшеств.

Я надеюсь, что в этом кратком введении в новые языковые средства мне все же удалось объяснить, как они соотносятся с библиотекой Thread Library, и что с его помощью вы сможете писать и понимать многопоточный код, в котором эти средства используются. Но не забывайте, что это отнюдь не полный справочник и не учебник по использованию новых возможностей языка. Если вы намерены активно пользоваться ими, то рекомендую приобрести достаточно подробную книгу, которая позволит задействовать их в полной мере.

Приложение В. Краткое сравнение библиотек для написания параллельных программ