[Thread] thread_local

thread_local (C++11) 이란?

thread_local 키워드는 global이나 static과 비슷한 기능을 한다. global과 static은 프로세스 전체의 Life Cycle을 가지고 있는 반면 thread_local로 만들어진 변수는 각각의 thread에 대한 Life Cycle을 가지게 된다. 

 

Example Code

int globalNum = 0;
thread_local int tlNum = 0;

void fn()
{
    int fnNum = 2;

    std::cout << "global Num: " << globalNum << std::endl;
    std::cout << "thLocal Num: " << tlNum << std::endl;

    globalNum++;
    tlNum++;
}

int main()
{
    using namespace std::chrono_literals;

    int mainNum = 1;
    std::thread t1(fn);
    std::this_thread::sleep_for(1s);
    std::thread t2(fn);

    t1.join();
    t2.join();

    return 0;
}

출력 결과

실행을 해보면 global 변수는 1이 증가하였지만, thread_local 변수는 그대로 값이 0이다. 이를 메모리 관점에서 보자.

 

메모리 접근

Memory View

컴파일러마다 다르겠지만 일반적으로 thread_local은 thread를 통해 실행시킨 함수 위쪽에 thread_local 영역이 있다.

 

실행 과정

1. tlNum과 globalNum을 출력한 후  tlNum과 globalNum을 각각 1씩 증가시켰으므로, tlNum = 1, globalNum = 1이 된다.

2. 1초 뒤에 새로운 thread인 t2를 만들고 함수 fn을 실행시킨다. t1과 마찬가지로 위쪽 영역에 tlNum을 가지고 있다. 

3. t2가 실행시킨 fn함수에서 tlNum과 globalNum을 각각 출력한다. 이 때, static 영역에 있는 globalNum은 thread t1,t2가 공유하는 변수이기 때문에 1이 증가가 된 상태로 출력된다.

 

위 코드에서 thread_local 변수는 독립적인 변수이기 때문에 결과값으로 초기값 0을 출력하게 되는것이다. 또한, thread_local은 위와같이 꼭 전역 변수일 필요는 없고 함수 안에서도 사용이 가능하다.

 

함수 안에서 선언해도 각 변수의 위치는 위의 메모리 형태와 같다.

 

thread별로 사용하고 싶은 static같은 변수가 필요할 때, 예를 들면 thread 별로 싱글톤과 같은 오브젝트를 만들고 싶을 때 thread_local을 사용할 수 있다.