线程安全地初始化一个指针一次

Question

我正在编写一个库函数，比如说，count_char(const char *str, int len, char ch)，它检测 CPU 支持的 SIMD 扩展，它是运行，并将调用分派给，比如说，一个 AVX2 - 或 SSE4.2 优化版本。因为我想避免每次调用都执行几个 cpuid 指令的惩罚，所以我试图在第一次调用函数时只执行一次（可能会被不同的线程同时调用） .

在 C++ 领域，我会做类似

的事情

int count_char(const char *str, int len, char ch) {
    static const auto fun_ptr = select_simd_function();
    return (*fun_ptr)(str, len, ch);
}

并依靠 static 的 C++ 语义来保证在没有任何竞争条件的情况下只调用一次。但是在纯 C 中执行此操作的最佳方法是什么？

这是我想出的：

使用原子变量（也存在于 C 语言中）——相当容易出错并且更难维护。
使用 pthread_once — 不确定它有什么开销，而且它可能会让 Windows 头疼。
强制库用户调用另一个库函数来初始化指针——简而言之，它在我的情况下不起作用，因为这实际上是另一种语言的库的 C 位。
将指针对齐 8 个字节并依赖于原子性的 x86 字大小访问 — 不可移植到其他架构（我稍后会实现一些 PowerPC 或特定于 ARM 的 SIMD 版本，比方说），技术上 UB（至少在 C++ 中） ).
使用线程本地存储并将 fun_ptr 标记为 thread_local，然后执行类似

    static thread_local fun_ptr_t fun_ptr = NULL;
    if (!fun_ptr) {
        fun_ptr = select_simd_function();
    }
    return (*fun_ptr)(str, len, ch);

好处是代码非常清晰而且显然是正确的，但我不确定 TLS 的性能影响，而且每个线程都必须调用 select_simd_function() 一次（但这可能不是大不了）。

就我个人而言，到目前为止，(5) 是赢家，紧随其后的是 (1)（如果不是其他人的基础库，我什至可能会选择 (1) 而我没有想用一个可能错误的实现让自己难堪）。

那么，最好的选择是什么？我还漏掉了什么吗？

Answer 1

如果您可以使用 C11，这将有效（假设您的实现支持线程 - it's an optional feature）：

#include <threads.h>

static fun_ptr_t fun_ptr = NULL;

static void init_fun_ptr( void )
{
    fun_ptr = select_simd_function();
}

fun_ptr_t get_simd_function( void )
{
    static once_flag flag = ONCE_FLAG_INIT;

    call_once( &flag, init_fun_ptr);

    return ( fun_ptr );
}

当然，你提到了Windows。我怀疑 MSVC 是否支持这个。

线程安全地初始化一个指针一次

Thread-safely initializing a pointer just once

c

multithreading

initialization