c++ - 我的编译器是否忽略了我未使用的静态 thread_local 类成员？

Question

我想在我的类中进行一些线程注册，因此我决定添加对 thread_local 功能的检查:

#include <iostream>
#include <thread>

class Foo {
 public:
  Foo() {
    std::cout << "Foo()" << std::endl;
  }
  ~Foo() {
    std::cout << "~Foo()" << std::endl;
  }
};

class Bar {
 public:
  Bar() {
    std::cout << "Bar()" << std::endl;
    //foo;
  }
  ~Bar() {
    std::cout << "~Bar()" << std::endl;
  }
 private:
  static thread_local Foo foo;
};

thread_local Foo Bar::foo;

void worker() {
  {
    std::cout << "enter block" << std::endl;
    Bar bar1;
    Bar bar2;
    std::cout << "exit block" << std::endl;
  }
}

int main() {
  std::thread t1(worker);
  std::thread t2(worker);
  t1.join();
  t2.join();
  std::cout << "thread died" << std::endl;
}

代码很简单。我的 Bar 类有一个静态 thread_local 成员 foo 。如果创建了一个静态thread_local Foo foo，则意味着创建了一个线程。

但是当我运行代码时，Foo() 中不会打印任何内容，并且如果我删除 Bar 的构造函数中使用 foo 的注释，代码工作正常。

我在 GCC (7.4.0) 和 Clang (6.0.0) 上尝试过，结果是相同的。我猜编译器发现 foo 未使用并且不生成实例。所以

1. 编译器是否忽略了static thread_local 成员？我怎么能够为此进行调试？
2. 如果是这样，为什么普通的static成员不会出现这个问题？

Answer 1

你的观察没有问题。 [basic.stc.static]/2禁止消除具有静态存储持续时间的变量:

If a variable with static storage duration has initialization or a destructor with side effects, it shall not be eliminated even if it appears to be unused, except that a class object or its copy/move may be eliminated as specified in [class.copy].

其他存储持续时间不存在此限制。事实上，[basic.stc.thread]/2说:

A variable with thread storage duration shall be initialized before its first odr-use and, if constructed, shall be destroyed on thread exit.

这表明除非使用了 odr，否则不需要构造具有线程存储持续时间的变量。

<小时/>

但是为什么会出现这种差异呢？

对于静态存储持续时间，每个程序只有一个变量实例。其构造的副作用可能很大(有点像程序范围的构造函数)，因此需要副作用。

然而，对于线程本地存储持续时间，存在一个问题:一个算法可能会启动很多线程。对于大多数线程来说，该变量是完全不相关的。如果外部物理模拟库调用std::reduce(std::execution::par_unseq, first, last)，那就太搞笑了最终创建了很多foo实例，对吧？

当然，对于非 odr 使用的线程本地存储持续时间的变量的构造的副作用(例如，线程跟踪器)可以有合法的用途。然而，保证这一点的优势不足以弥补上述缺陷，因此只要不使用这些变量，就允许消除它们。 (不过，您的编译器可以选择不这样做。您也可以在 std::thread 周围创建自己的包装器来处理这个问题。)