per thread variable

每线程变量，官方叫法是：Thread-local storage (TLS)。这种变量每个线程都会有一个实例，很多场景需要每线程变量，最典型的就是errno。

每线程变量，使用__thread关键字定义，这个关键字不是c语言标准定义的，而是业界（编译器开发者）根据实际需要扩展的。

下面例子，主线程和子线程，变量a的地址不同：

$ cat test.c
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
 
static __thread int a;
 
static void *start_routine(void *arg)
{
        printf("child thread %p\n", &a);
}
 
int main(int argc, char **argv)
{
        pthread_t tid;
        printf("main thread %p\n", &a);
        pthread_create(&tid, NULL, start_routine, NULL);
        pthread_join(tid, NULL);
        return 0;
}
 
$ cc test.c -lpthread
$ ./a.out
main thread 0x7f438288b73c
child thread 0x7f438288a6fc

__thread的支持，不仅需要编译器(gcc)，还需要linker (ld)，dynamic linker loader (ld.so)，系统库（libc.so libpthread.so）的支持。而且需要elf格式的扩展支持（见参考2）

对每线程变量取地址，并共享给其它线程是合法的，但是地址的生命周期，在线程结束后也跟着结束了。

在x64系统上，没线程变量，依赖于segment register实现，

比如：

$ cat test.c
 
static __thread int a;
 
void *addr()
{
        return &a;
}
 
$ cc -S test.c -Os
$ cat test.s
        .file   "test.c"
        .text
        .globl  addr
        .type   addr, @function
addr:
.LFB0:
        .cfi_startproc
        endbr64
        movq    %fs:0, %rax
        addq    $a@tpoff, %rax
        ret
        .cfi_endproc
.LFE0:
        .size   addr, .-addr
        .section        .tbss,"awT",@nobits
        .align 4
        .type   a, @object
        .size   a, 4
a:
        .zero   4
        .ident  "GCC: (Ubuntu 9.4.0-1ubuntu1~20.04.2) 9.4.0"
        .section        .note.GNU-stack,"",@progbits
        .section        .note.gnu.property,"a"
        .align 8
        .long    1f - 0f
        .long    4f - 1f
        .long    5
0:
        .string  "GNU"
1:
        .align 8
        .long    0xc0000002
        .long    3f - 2f
2:
        .long    0x3
3:
        .align 8
4:

可以看到访问a，使用了%fs寄存器

参考：

GCC manual. 6.68 Thread-Local Storage

https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Thread-Local.html

ELF Handling For Thread-Local Storage

https://www.akkadia.org/drepper/tls.pdf

https://stackoverflow.com/questions/10810203/what-is-the-fs-gs-register-intended-for

ILD