Ответ 1
(Отказ от ответственности: я мало знаю о внутренних компонентах GCC, так что это также обоснованное предположение.)
Динамическая инициализация thread_local добавляется в commit 462819c. Одно из изменений:
* semantics.c (finish_id_expression): Replace use of thread_localvariable with a call to its wrapper.
Таким образом, штраф за выполнение во время выполнения, каждая ссылка переменной thread_local станет вызовом функции. Позвольте проверить с помощью простого тестового примера:
// 3.cpp
extern thread_local int tls;
int main() {
tls += 37; // line 6
tls &= 11; // line 7
tls ^= 3; // line 8
return 0;
}
// 4.cpp
thread_local int tls = 42;
При компиляции * мы видим, что каждое использование ссылки tls становится вызовом функции _ZTW3tls, который лениво инициализирует переменную один раз:
00000000004005b0 <main>:
main():
4005b0: 55 push rbp
4005b1: 48 89 e5 mov rbp,rsp
4005b4: e8 26 00 00 00 call 4005df <_ZTW3tls> // line 6
4005b9: 8b 10 mov edx,DWORD PTR [rax]
4005bb: 83 c2 25 add edx,0x25
4005be: 89 10 mov DWORD PTR [rax],edx
4005c0: e8 1a 00 00 00 call 4005df <_ZTW3tls> // line 7
4005c5: 8b 10 mov edx,DWORD PTR [rax]
4005c7: 83 e2 0b and edx,0xb
4005ca: 89 10 mov DWORD PTR [rax],edx
4005cc: e8 0e 00 00 00 call 4005df <_ZTW3tls> // line 8
4005d1: 8b 10 mov edx,DWORD PTR [rax]
4005d3: 83 f2 03 xor edx,0x3
4005d6: 89 10 mov DWORD PTR [rax],edx
4005d8: b8 00 00 00 00 mov eax,0x0 // line 9
4005dd: 5d pop rbp
4005de: c3 ret
00000000004005df <_ZTW3tls>:
_ZTW3tls():
4005df: 55 push rbp
4005e0: 48 89 e5 mov rbp,rsp
4005e3: b8 00 00 00 00 mov eax,0x0
4005e8: 48 85 c0 test rax,rax
4005eb: 74 05 je 4005f2 <_ZTW3tls+0x13>
4005ed: e8 0e fa bf ff call 0 <tls> // initialize the TLS
4005f2: 64 48 8b 14 25 00 00 00 00 mov rdx,QWORD PTR fs:0x0
4005fb: 48 c7 c0 fc ff ff ff mov rax,0xfffffffffffffffc
400602: 48 01 d0 add rax,rdx
400605: 5d pop rbp
400606: c3 ret
Сравните его с версией __thread, которая не будет иметь эту дополнительную оболочку:
00000000004005b0 <main>:
main():
4005b0: 55 push rbp
4005b1: 48 89 e5 mov rbp,rsp
4005b4: 48 c7 c0 fc ff ff ff mov rax,0xfffffffffffffffc // line 6
4005bb: 64 8b 00 mov eax,DWORD PTR fs:[rax]
4005be: 8d 50 25 lea edx,[rax+0x25]
4005c1: 48 c7 c0 fc ff ff ff mov rax,0xfffffffffffffffc
4005c8: 64 89 10 mov DWORD PTR fs:[rax],edx
4005cb: 48 c7 c0 fc ff ff ff mov rax,0xfffffffffffffffc // line 7
4005d2: 64 8b 00 mov eax,DWORD PTR fs:[rax]
4005d5: 89 c2 mov edx,eax
4005d7: 83 e2 0b and edx,0xb
4005da: 48 c7 c0 fc ff ff ff mov rax,0xfffffffffffffffc
4005e1: 64 89 10 mov DWORD PTR fs:[rax],edx
4005e4: 48 c7 c0 fc ff ff ff mov rax,0xfffffffffffffffc // line 8
4005eb: 64 8b 00 mov eax,DWORD PTR fs:[rax]
4005ee: 89 c2 mov edx,eax
4005f0: 83 f2 03 xor edx,0x3
4005f3: 48 c7 c0 fc ff ff ff mov rax,0xfffffffffffffffc
4005fa: 64 89 10 mov DWORD PTR fs:[rax],edx
4005fd: b8 00 00 00 00 mov eax,0x0 // line 9
400602: 5d pop rbp
400603: c3 ret
Эта оболочка не требуется в каждом случае использования thread_local. Это можно обнаружить из decl2.c.
Обертка создается только тогда, когда:
-
Это не функция-локальная, а
- Это
extern(пример показан выше) или - Тип имеет нетривиальный деструктор (который не допускается для переменных
__thread) или - Тип переменной инициализируется не константным выражением (которое также не допускается для переменных
__thread).
- Это
Во всех других случаях использования он ведет себя так же, как __thread. Это означает, что, если у вас нет переменных extern __thread, вы можете заменить все __thread на thread_local без потери производительности.
*: Я скомпилирован с -O0, потому что inliner сделает границу функции менее заметной. Даже если мы переходим к -O3, эти проверки инициализации все еще остаются.