Question

我正在使用依赖thread_local的第三方库。这导致我的程序重复调用__tls_init()，即使在某些周期的每次迭代中（我还没有检查所有这些），尽管thread_local变量已被无条件初始化相同的功能（实际上，在整个程序的开始附近）。

我__tls_init()上x86_64的第一条说明是

cmpb    $0, %fs:__tls_guard@tpoff
je      .L530
ret
.L530:
pushq   %rbp
pushq   %rbx
subq    (some stack space), %rsp
movb    $1, %fs:__tls_guard@tpoff

所以第一次按每个线程调用它时，%fs:__tls_guard@tpoff的值设置为1，并且进一步调用会立即返回。但是，这意味着每次访问call变量时thread_local的所有开销都是正确的吗？

请注意，这是一个静态链接（实际上是生成！）函数，因此编译器＆＃34;知道＆＃34;它从这个条件开始，完全可以想象流分析发现没有必要多次调用这个函数。但它没有。

是否有可能摆脱多余的call __tls_init指令，或者至少停止编译器在时间关键部分发出它们？

实际编译的示例情况：（ - O3）

pushq   %r13
movq    %rdi, %r13
pushq   %r12
pushq   %rbp
pushq   %rbx
movq    %rsi, %rbx
subq    $88, %rsp
call    __tls_init              // always gets called
movq    (%rbx), %rdi
call    <some local function>
movq    8(%rax), %r12
subq    (%rax), %r12
movq    %rax, %rbp
sarq    $4, %r12
cmpq    $1, %r12
jbe .L6512
leaq    -2(%r12), %rax
movq    $0, (%rsp)
leaq    48(%rsp), %rbx
movq    %rax, 8(%rsp)
.L6506:
call    __tls_init              // needless and called potentially very many times!
movq    %rsp, %rsi
movq    %rsp, %rdi
addq    $8, %rbx
call    <some other local function>
movq    %rax, -8(%rbx)
leaq    80(%rsp), %rax
cmpq    %rbx, %rax
jne .L6506                      // cycle

更新：上述源代码过于复杂。这是一个MWE：

void external(int);

struct X {
  volatile int a;   // to prevent optimizing to a constexpr
  X() { a = 5; }    // to enforce calling a c-tor for thread_local
  void f() { external(a); } // to prevent disregarding the value of a
};

thread_local X x;

void f() {
  x.f();
  for(int j = 0; j < 10; j++)
    x.f();  // x is totally initialized now
}

如果您在编译器资源管理器（link to this particular example）中看到使用最大优化设置进行分析，您会注意到在每次重复中冗余地检查fs:__tls_guard@tpoff与0相同的现象将<1>放在之后的循环，即在标签.L4中（假设输出将保持不变），即使在这个超简单的情况下内联__tls_init。

虽然这个问题是关于G ++的，但CLang（see in Compiler Explorer）使这更加明显。

可以说外部函数调用可能会覆盖此示例中的存储值。但那会有什么保证？如果是这样，它也可能不尊重调用约定。在这些方面，编译器只需要假设它会很好用。此外，我上面的主代码和单个翻译单元中没有外部函数，只是相当大（在MWE等小例子中，编译器将检测并删除无关的测试，显示它必须以某种方式可能。）

Answer 1

我不知道是否有任何编译器选项可以消除tls调用，但是您可以通过在函数中使用指向TLS对象的指针来优化您的特定代码：

void f() {
  auto ptr = &x;
  ptr->f();
  for(int j = 0; j < 10; j++)
    ptr->f(); 
}

如何减少或消除__tls_init调用？

1 个答案: