【c++/C#】混编的多线程，thread

C++ 通过 thread_local 变量来实现线程局部存储（Thread-Local Storage, TLS），而 C++ 动态库并不需要直接感知线程是从 C++ 还是 C# 端创建的。线程的管理、调度等由操作系统处理，而 thread_local 的工作机制是与具体的编程语言无关的。让我们更深入地解释这个过程。

操作系统如何处理线程与 `thread_local`

线程管理由操作系统负责：无论是从 C# 端还是从 C++ 端创建的线程，底层都是由操作系统来负责管理的。当 C# 创建一个线程，操作系统会为该线程分配独立的线程栈、寄存器和线程局部存储区（TLS）。这些操作系统级别的线程信息是语言无关的。
thread_local 变量基于操作系统的线程局部存储 (TLS)：
- thread_local 变量在 C++ 中是依赖操作系统提供的线程局部存储（TLS）机制实现的。
- 每个线程都有自己的 TLS 区域，当一个线程访问某个 thread_local 变量时，操作系统会根据当前线程的 TLS 信息返回该线程特有的变量副本。这一切是由操作系统底层机制来保证的，不需要编程语言显式感知线程的创建。
因此，无论线程是由 C# 还是 C++ 代码创建，只要这些线程在操作系统中被标识为独立的线程，它们都会拥有独立的 TLS。C++ 中的 thread_local 变量在每个线程的 TLS 中都有一个独立的实例。
跨语言调用：当你从 C# 中创建线程并通过 P/Invoke 调用 C++ 函数时，操作系统已经为该线程分配了独立的 TLS 区域。因此，当 C++ 函数访问 thread_local 变量时，它会使用当前线程的 TLS 区域中对应的变量副本。由于每个线程的 TLS 是独立的，这就确保了 thread_local 变量的线程安全。

C# 调用 C++ 动态库时的过程

C# 线程的创建：当你在 C# 中创建线程时（无论是通过 Thread 类还是 Task，等），底层的操作系统会为每个线程分配线程上下文，包括寄存器、栈空间以及线程局部存储（TLS）。这些信息由操作系统管理，而不需要 C++ 代码知道线程是从哪里创建的。
P/Invoke 调用 C++ 函数：当 C# 线程通过 P/Invoke 调用 C++ 动态库中的函数时，操作系统负责将该调用“附加”到正确的线程上。C++ 动态库中的 thread_local 变量会根据当前的线程信息在相应的 TLS 区域访问到当前线程的 thread_local 变量副本。
- 这意味着 C++ 代码中的 thread_local 变量是线程局部的，不管调用是从 C++ 自身的线程还是从 C# 创建的线程进入的，操作系统都会自动处理这个线程上下文和变量访问。

具体示例分析

C# 创建线程： C# 代码中创建两个线程，并调用 C++ 动态库中的函数：

using System;
using System.Threading;
using System.Runtime.InteropServices;class Program
{[DllImport("YourCppLibrary.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]public static extern void SetLastError(string error);[DllImport("YourCppLibrary.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]public static extern IntPtr GetLastError();static void SetAndPrintError(string error){SetLastError(error);IntPtr errorPtr = GetLastError();string lastError = Marshal.PtrToStringAnsi(errorPtr);Console.WriteLine($"Thread {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}: Last Error: {lastError}");}static void Main(){Thread t1 = new Thread(() => SetAndPrintError("Error from Thread 1"));Thread t2 = new Thread(() => SetAndPrintError("Error from Thread 2"));t1.Start();t2.Start();t1.Join();t2.Join();}
}

C++ 动态库的 thread_local 变量处理：

#include <iostream>
#include <string>// 定义线程局部变量
thread_local std::string lastError = "";extern "C" __declspec(dllexport) void SetLastError(const char* error) {lastError = error;  // 每个线程拥有自己独立的lastError副本
}extern "C" __declspec(dllexport) const char* GetLastError() {return lastError.c_str();  // 返回当前线程的lastError副本
}

在这个示例中：

C# 中的 t1 和 t2 分别代表两个不同的线程。
每个线程通过 P/Invoke 调用 C++ 动态库的 SetLastError 和 GetLastError 函数。
因为每个线程都有自己独立的 TLS，当线程 1 访问 lastError 时，它看到的是自己线程的副本。同样，线程 2 也访问它自己的 lastError 副本，两个线程的变量互不干扰。

总结：

C++ 不需要知道线程是从 C# 还是 C++ 创建的：操作系统负责所有线程的上下文，包括线程局部存储（TLS）。当 C++ 使用 thread_local 变量时，操作系统确保每个线程都有独立的副本，语言本身并不需要关心线程的来源。
thread_local 在所有线程中独立工作：无论是 C# 创建的线程还是 C++ 自己创建的线程，每个线程在操作系统层面上都会有自己的 TLS 空间，thread_local 变量在每个线程的 TLS 空间中存储独立的副本。
线程安全性：由于每个线程都有独立的 thread_local 变量副本，多个线程并发调用时不会互相影响，因此是线程安全的。