c++ - 为什么局部静态对象的初始化使用隐藏的保护标志？

Question

C++ 中的局部静态对象在第一次需要时初始化一次(如果初始化有副作用，这是相关的):

void once() {
    static bool b = [] {
        std::cout << "hello" << std::endl; return true;
    } ();
}

once 将在第一次调用时打印“hello”，但如果再次调用则不会。

我已将此模式的一些变体放入 Compiler Explorer 中并注意到所有大牌实现(GCC、Clang、ICC、VS)本质上都做同样的事情:创建一个隐藏变量 guard variable for once()::b 并检查查看主变量是否需要“这次”初始化；如果是，就初始化，然后设置守卫，下次就不会跳出初始化代码了。例如(通过调用 extern bool init_b(); 替换 lambda 来最小化):

once():
        movzx   eax, BYTE PTR guard variable for once()::b[rip]
        test    al, al
        je      .L16
        ret
.L16:
        push    rbx
        mov     edi, OFFSET FLAT:guard variable for once()::b
        call    __cxa_guard_acquire
        test    eax, eax
        jne     .L17
        pop     rbx
        ret
.L17:
        call    init_b()
        pop     rbx
        mov     edi, OFFSET FLAT:guard variable for once()::b
        jmp     __cxa_guard_release
        mov     rbx, rax
        mov     edi, OFFSET FLAT:guard variable for once()::b
        call    __cxa_guard_abort
        mov     rdi, rbx
        call    _Unwind_Resume

...来自带有 -O3 的 GCC 6.3。

这并非不合理，而且我知道在实践中，只要条件一致，条件跳转就几乎是免费的。然而，我的直觉仍然是通过un有条件地跳转到初始化代码来实现它，作为它的最后一个 Action ，它会用 nop 指令覆盖原始跳转。不一定是每个平台上的选项，但 x86 系列似乎对您可以读取或写入的内容以及在何处相当自由。

这个看似简单但没有主流编译器使用的想法有什么问题？ (或者我是否只需要更努力地尝试示例？)

Answer 1

这种“优化”在多线程环境中是不安全的，即使在单线程环境中也可能不安全。

“nops”的编写可能需要多条指令。

在优化最终代码之前，可能无法知道 jmp 指令的大小(是否需要 8、16 或 32 位偏移量？)

CPU 中的指令缓存不会接收到代码字节的变化，除非执行指令子集之一导致缓存被刷新。

所有这些都假设代码可以通过数据段写入。