为何未使用static thread_local成员的lambda会触发其初始化？

示例代码 #

class A {
  std::mutex m_;
  std::vector<B*> bv_;

  struct B {
    B() { 
         std::lock_guard _(m_);
         bv_.push_back(this);
      }
    
      template<typename Lambda>
      void push(Lambda&& lambda) {
         // saves lambda in a queue
      }

     void work() {
      // executes the lambdas from the queue
     }       
   };

  static thread_local B local_;

public:
 void push() {
     local_.push([] () {
        // lambda that does things
     });
 }
 void poll() {
      std::lock_guard _(m_);
      for (auto * b : bv_) {
          b->work();
      }
 }
};

代码逻辑与问题现象 #

• 类A包含static thread_local类型成员local_（B类型），B的构造函数会将自身加入A的bv_队列，且构造时会持有A的互斥量m_。
• A::push会向当前线程的local_的lambda队列添加任务；A::poll会先持有m_，再遍历bv_队列调用B::work执行lambda任务。

实际运行中，当从未调用过A::push的线程执行A::poll时会发生死锁：该线程的local_会在lambda执行时被触发初始化，而lambda本身并未使用local_。根据C++标准，线程存储期变量需在首次ODR-use前初始化。

核心疑问 #

为何lambda执行会触发local_的初始化？即使lambda未使用甚至不可见local_，编译器仍在lambda内添加__tls_init调用的原因是什么？另外，在A::poll首行添加(void)local_;即可解决死锁，这背后的逻辑是什么？

原因解释 #

这是编译器对ODR-use判定的保守处理导致的：

• lambda定义在A::push函数内，而A::push直接访问了static thread_local变量local_。编译器会做保守性假设，认为lambda可能存在对local_的间接依赖，因此在lambda执行入口插入了对local_的初始化检查（即__tls_init调用）。
• 当未调用过A::push的线程执行A::poll时，poll先持有了m_，随后遍历队列执行lambda；此时lambda触发local_初始化，B的构造函数需要抢m_，但m_已经被poll持有，形成循环等待，最终死锁。

而在A::poll首行添加(void)local_;的作用是主动提前触发当前线程local_的初始化：

• 这行代码会在poll加锁前触发local_的初始化，此时m_还未被持有，B的构造函数可以顺利获取锁并将自身加入队列。
• 后续poll加锁遍历队列时，local_已经完成初始化，执行B::work时不会再触发初始化操作，也就避免了死锁。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user2296145