在Dynamic-Link库中使用线程本地存储

项目
06/13/2023

本部分介绍如何使用 DLL 入口点函数设置线程本地存储 (TLS) 索引，以便为多线程进程的每个线程提供专用存储。

TLS 索引存储在全局变量中，使其可供所有 DLL 函数使用。此示例假定不共享 DLL 的全局数据，因为加载 DLL 的每个进程的 TLS 索引不一定相同。

每当进程加载 DLL 时，入口点函数都使用 TlsAlloc 函数来分配 TLS 索引。然后，每个线程都可以使用此索引来存储指向其自己的内存块的指针。

使用 DLL_PROCESS_ATTACH 值调用入口点函数时，代码将执行以下操作：

使用 TlsAlloc 函数分配 TLS 索引。
分配一个内存块，供进程的初始线程独占使用。
在调用 TlsSetValue 函数时使用 TLS 索引，将内存块的地址存储在与索引关联的 TLS 槽中。

每次进程创建新线程时，都会使用 DLL_THREAD_ATTACH 值调用入口点函数。然后，入口点函数为新线程分配内存块，并使用 TLS 索引存储指向该线程的指针。

当函数需要访问与 TLS 索引关联的数据时，请在对 TlsGetValue 函数的调用中指定索引。这会检索调用线程的 TLS 槽的内容，在本例中是指向数据的内存块的指针。当进程使用此 DLL 的加载时链接时，入口点函数足以管理线程本地存储。使用运行时链接的进程可能会出现问题，因为不会为 调用 LoadLibrary 函数之前存在的线程调用入口点函数，因此不会为这些线程分配 TLS 内存。此示例通过检查 TlsGetValue 函数返回的值并分配内存（如果该值指示未设置此线程的 TLS 槽）来解决此问题。

当每个线程不再需要使用 TLS 索引时，它必须释放其指针存储在 TLS 槽中的内存。当所有线程都已完成使用 TLS 索引时，请使用 TlsFree 函数释放索引。

当线程终止时，使用 DLL_THREAD_DETACH 值调用入口点函数，并释放该线程的内存。进程终止时，使用 DLL_PROCESS_DETACH 值调用入口点函数，并释放 TLS 索引中指针引用的内存。

// The DLL code

#include <windows.h>

static DWORD dwTlsIndex; // address of shared memory
 
// DllMain() is the entry-point function for this DLL. 
 
BOOL WINAPI DllMain(HINSTANCE hinstDLL, // DLL module handle
    DWORD fdwReason,                    // reason called
    LPVOID lpvReserved)                 // reserved
{ 
    LPVOID lpvData; 
    BOOL fIgnore; 
 
    switch (fdwReason) 
    { 
        // The DLL is loading due to process 
        // initialization or a call to LoadLibrary. 
 
        case DLL_PROCESS_ATTACH: 
 
            // Allocate a TLS index.
 
            if ((dwTlsIndex = TlsAlloc()) == TLS_OUT_OF_INDEXES) 
                return FALSE; 
 
            // No break: Initialize the index for first thread.
 
        // The attached process creates a new thread. 
 
        case DLL_THREAD_ATTACH: 
 
            // Initialize the TLS index for this thread.
 
            lpvData = (LPVOID) LocalAlloc(LPTR, 256); 
            if (lpvData != NULL) 
                fIgnore = TlsSetValue(dwTlsIndex, lpvData); 
 
            break; 
 
        // The thread of the attached process terminates.
 
        case DLL_THREAD_DETACH: 
 
            // Release the allocated memory for this thread.
 
            lpvData = TlsGetValue(dwTlsIndex); 
            if (lpvData != NULL) 
                LocalFree((HLOCAL) lpvData); 
 
            break; 
 
        // DLL unload due to process termination or FreeLibrary. 
 
        case DLL_PROCESS_DETACH: 
 
            // Release the allocated memory for this thread.
 
            lpvData = TlsGetValue(dwTlsIndex); 
            if (lpvData != NULL) 
                LocalFree((HLOCAL) lpvData); 
 
            // Release the TLS index.
 
            TlsFree(dwTlsIndex); 
            break; 
 
        default: 
            break; 
    } 
 
    return TRUE; 
    UNREFERENCED_PARAMETER(hinstDLL); 
    UNREFERENCED_PARAMETER(lpvReserved); 
}

// The export mechanism used here is the __declspec(export)
// method supported by Microsoft Visual Studio, but any
// other export method supported by your development
// environment may be substituted.

#ifdef __cplusplus    // If used by C++ code, 
extern "C" {          // we need to export the C interface
#endif

__declspec(dllexport)
BOOL WINAPI StoreData(DWORD dw)
{
   LPVOID lpvData; 
   DWORD * pData;  // The stored memory pointer 

   lpvData = TlsGetValue(dwTlsIndex); 
   if (lpvData == NULL)
   {
      lpvData = (LPVOID) LocalAlloc(LPTR, 256); 
      if (lpvData == NULL) 
         return FALSE;
      if (!TlsSetValue(dwTlsIndex, lpvData))
         return FALSE;
   }

   pData = (DWORD *) lpvData; // Cast to my data type.
   // In this example, it is only a pointer to a DWORD
   // but it can be a structure pointer to contain more complicated data.

   (*pData) = dw;
   return TRUE;
}

__declspec(dllexport)
BOOL WINAPI GetData(DWORD *pdw)
{
   LPVOID lpvData; 
   DWORD * pData;  // The stored memory pointer 

   lpvData = TlsGetValue(dwTlsIndex); 
   if (lpvData == NULL)
      return FALSE;

   pData = (DWORD *) lpvData;
   (*pdw) = (*pData);
   return TRUE;
}
#ifdef __cplusplus
}
#endif

以下代码演示如何使用在上一个示例中定义的 DLL 函数。

#include <windows.h> 
#include <stdio.h> 
 
#define THREADCOUNT 4 
#define DLL_NAME TEXT("testdll")

VOID ErrorExit(LPSTR); 

extern "C" BOOL WINAPI StoreData(DWORD dw);
extern "C" BOOL WINAPI GetData(DWORD *pdw);
 
DWORD WINAPI ThreadFunc(VOID) 
{   
   int i;

   if(!StoreData(GetCurrentThreadId()))
      ErrorExit("StoreData error");

   for(i=0; i<THREADCOUNT; i++)
   {
      DWORD dwOut;
      if(!GetData(&dwOut))
         ErrorExit("GetData error");
      if( dwOut != GetCurrentThreadId())
         printf("thread %d: data is incorrect (%d)\n", GetCurrentThreadId(), dwOut);
      else printf("thread %d: data is correct\n", GetCurrentThreadId());
      Sleep(0);
   }
   return 0; 
} 
 
int main(VOID) 
{ 
   DWORD IDThread; 
   HANDLE hThread[THREADCOUNT]; 
   int i; 
   HMODULE hm;
 
// Load the DLL

   hm = LoadLibrary(DLL_NAME);
   if(!hm)
   {
      ErrorExit("DLL failed to load");
   }

// Create multiple threads. 
 
   for (i = 0; i < THREADCOUNT; i++) 
   { 
      hThread[i] = CreateThread(NULL, // default security attributes 
         0,                           // use default stack size 
         (LPTHREAD_START_ROUTINE) ThreadFunc, // thread function 
         NULL,                    // no thread function argument 
         0,                       // use default creation flags 
         &IDThread);              // returns thread identifier 
 
   // Check the return value for success. 
      if (hThread[i] == NULL) 
         ErrorExit("CreateThread error\n"); 
   } 
 
   WaitForMultipleObjects(THREADCOUNT, hThread, TRUE, INFINITE); 

   FreeLibrary(hm);
 
   return 0; 
} 
 
VOID ErrorExit (LPSTR lpszMessage) 
{ 
   fprintf(stderr, "%s\n", lpszMessage); 
   ExitProcess(0); 
}

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