如何以最优方式访问线程专属索引？

我在程序中创建了n个线程，所有线程都从同一个主线程函数启动，创建线程时会给这个函数分配唯一的thread_index：

void worker_main_func(int thread_index);

vector<thread> spawn_workers(int n) {
    vector<thread> workers;
    workers.reserve(n);
    for (int i = 0; i < n; ++i)
        workers.emplace_back(worker_main_func, i);
    }
    return workers;
}

每个工作线程需要访问一个预先分配好的专属队列，线程要通过thread_index来定位自己的队列：

static vector<my_queue_t> g_queues;

void do_some_work();

void worker_main_func(int thread_index) {
   do_some_work();
}

void do_some_work() {
  // ...
  g_queues[get_this_thread_index_somehow()].some_operation_on_queue();
  // ...
}

我没办法把thread_index直接传递给do_some_work，因为这要修改几乎整个代码库——每个相关函数都得加这个参数。更关键的是，当前有些函数的参数是通过寄存器传递的，加参数后可能得改成栈传递，会带来性能损耗：

void do_some_work(int thread_index);
void calculate(int thread_index, /* params */);
void fetch_data(int thread_index, /* params */);
void implementation1(int thread_index, /* params */);
void blablabla(int thread_index, /* params */);

所以我改用thread_local变量存储thread_index，需要时直接读取：

thread_local int g_thread_index;

void worker_main_func(int thread_index) {
   g_thread_index = thread_index;
   do_some_work();
}

void do_some_work() {
  // ...
  g_queues[g_thread_index].some_operation_on_queue();
  // ...
}

这种方法能正常工作，但不是最优解。编译器每次读取g_thread_index时都会从内存（或缓存）取值，有时还会额外添加初始化保护逻辑。

但实际上，线程的所有工作都在worker_main_func的调用链里，也就是说worker_main_func及其参数始终在栈底：

--- inner_most_call ----
  ...
  param2
  param1
--- fetch_data ---------
  param3
  param2
  param1
--- calculate1 ---------
--- do_some_work -------
  thread_index
--- worker_main_func ---

理论上编译器完全不用从内存读g_thread_index，只要从当前线程栈的固定偏移位置读取就行。

我也考虑过用std::this_thread::get_id()替代自定义的thread_index，但这会触发pthread_self调用，还得把不透明的thread::id映射到[0..n)范围的索引，反而更麻烦。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者janekb04