Thread_local成员变量构造

Question

我面临thread_local的一些奇怪行为，不确定我是否做错了什么，或者这是一个GCC错误。我有以下最小的复制场景:

#include <iostream>
using namespace std;
struct bar {
    struct foo {
        foo () {
            cerr << "foo" << endl;
        }
        int i = 42;
    };
    static thread_local foo FOO;
};
static thread_local bar::foo FREE_FOO;
thread_local bar::foo bar::FOO;
int main() {
    bar b;
    cerr << "main" << endl;
    // cerr << FREE_FOO.i << endl;
    cerr << b.FOO.i << endl;
    return 0;
}

使用上面的注释行，输出如下所示:

main
0

Ideone

如果不加注释，就变成这样:

main
foo
foo
42
42

Ideone

我是不是错过了什么愚蠢的东西?

$ gcc -v
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/lto-wrapper
Target: x86_64-linux-gnu
Configured with: ../src/configure -v --with-pkgversion='Ubuntu/Linaro 4.8.1-10ubuntu9' --with-bugurl=file:///usr/share/doc/gcc-4.8/README.Bugs --enable-languages=c,c++,java,go,d,fortran,objc,obj-c++ --prefix=/usr --program-suffix=-4.8 --enable-shared --enable-linker-build-id --libexecdir=/usr/lib --without-included-gettext --enable-threads=posix --with-gxx-include-dir=/usr/include/c++/4.8 --libdir=/usr/lib --enable-nls --with-sysroot=/ --enable-clocale=gnu --enable-libstdcxx-debug --enable-libstdcxx-time=yes --enable-gnu-unique-object --enable-plugin --with-system-zlib --disable-browser-plugin --enable-java-awt=gtk --enable-gtk-cairo --with-java-home=/usr/lib/jvm/java-1.5.0-gcj-4.8-amd64/jre --enable-java-home --with-jvm-root-dir=/usr/lib/jvm/java-1.5.0-gcj-4.8-amd64 --with-jvm-jar-dir=/usr/lib/jvm-exports/java-1.5.0-gcj-4.8-amd64 --with-arch-directory=amd64 --with-ecj-jar=/usr/share/java/eclipse-ecj.jar --enable-objc-gc --enable-multiarch --disable-werror --with-arch-32=i686 --with-abi=m64 --with-multilib-list=m32,m64,mx32 --with-tune=generic --enable-checking=release --build=x86_64-linux-gnu --host=x86_64-linux-gnu --target=x86_64-linux-gnu
Thread model: posix
gcc version 4.8.1 (Ubuntu/Linaro 4.8.1-10ubuntu9) 

更新:

这也提供了意想不到的结果:

#include <iostream>
using namespace std;
template<class T>
struct bar {
    struct foo {
        foo () {
            cerr << "bar::foo" << endl;
        }
        int i = 42;
    };
    void baz() {
        cerr << bar::FOO.i << endl;
    }
    static thread_local foo FOO;
};
struct far {
    struct foo {
        foo () {
            cerr << "far::foo" << endl;
        }
        int i = 42;
    };
    void baz() {
        cerr << far::FOO.i << endl;
    }
    static thread_local foo FOO;
};
template<class T> thread_local typename bar<T>::foo bar<T>::FOO;
thread_local typename far::foo far::FOO;
int main() {
    cerr << "main" << endl;
    bar<int> b;
    b.baz();
    far f;
    f.baz();
    return 0;
}

结果:

main
0
far::foo
bar::foo
42

Answer 1

这段注释太长了，虽然我并没有完全理解它。

我有一个更短的版本，你可以运行在Coliru

#include <iostream>
using namespace std;
struct foo {
    int i;
    foo() : i{42} {}
};
struct bar {
    static thread_local foo FOO;
};
thread_local foo bar::FOO;
int main() {
    //cerr << string((bar::FOO.i == 42) ? "Ok" : "Bug") << endl; //Ok
    cerr << string((bar().FOO.i == 42) ? "Ok" : "Bug") << endl;  //Bug
}

我认为错误在这个gcc源文件

https://chromium.googlesource.com/native_client/nacl-gcc/上游+//主/gcc/cp/decl2.c

在这一点上，gcc试图决定FOO，这是bar的一个静态成员，是否需要一个包装器函数来检测它是否已经初始化…它决定不需要包装器，这是不正确的。它检查

1. 不是error_operand_p吗?是的，它不是。(我猜)
是thread_local (DECL_THREAD_LOCAL_P)吗?是thread_local.
2. 是不是gnu __thread extension (DECL_GNU_TLS_P) ?是的，它不是。
3. 它不是在函数范围(DECL_FUNCTION_SCOPE_P)中声明的吗?是的，它不是。
4. 变量没有在另一个翻译单位(TU)中定义吗?是的，它不是。(错误?)
5. 它没有一个重要的析构函数吗?是的，它没有。
6. 它没有初始化式还是有一个常量?它有一个初始化式，但它是常量。
7. 不需要包装器

缺陷是:

1. 如果初始化项是常量，那么它不会被动态初始化，或者
2. 静态初始化失败，或
3. 没有注意到，即使它是一个成员变量，它也可以被外部定义

由于初始化是由构造函数完成的，我认为这是混淆的根源，调用了构造函数，但值是常量。

下面是代码

/* Returns true iff we can tell that VAR does not have a dynamic
   initializer.  */
static bool
var_defined_without_dynamic_init (tree var)
{
    /* If it's defined in another TU, we can't tell.  */
    if (DECL_EXTERNAL (var))
        return false;
    /* If it has a non-trivial destructor, registering the destructor
        counts as dynamic initialization.  */
    if (TYPE_HAS_NONTRIVIAL_DESTRUCTOR (TREE_TYPE (var)))
        return false;
    /* If it's in this TU, its initializer has been processed.  */
        gcc_assert (DECL_INITIALIZED_P (var));
    /* If it has no initializer or a constant one, it's not dynamic.  */
        return (!DECL_NONTRIVIALLY_INITIALIZED_P (var)
          || DECL_INITIALIZED_BY_CONSTANT_EXPRESSION_P (var));
}
/* Returns true iff VAR is a variable that needs uses to be
   wrapped for possible dynamic initialization.  */
static bool
var_needs_tls_wrapper (tree var)
{
    return (!error_operand_p (var)
          && DECL_THREAD_LOCAL_P (var)
          && !DECL_GNU_TLS_P (var)
          && !DECL_FUNCTION_SCOPE_P (var)
          && !var_defined_without_dynamic_init (var));
}