C++11中静态bool是否线程安全？单写多读无同步场景是否合法

这段代码在C++11标准下属于未定义行为，static属性完全没有规避多线程数据竞争的作用。

为什么static不解决问题 #

static修饰的类成员变量本质只是将变量的存储周期改为静态存储、作用域限定在类作用域，和多线程下的内存可见性、同步规则没有任何关联，没有任何标准条款会为static变量赋予额外的多线程同步语义。

C++11对数据竞争的明确规定 #

C++11标准明确判定数据竞争的规则：当多个线程同时访问同一个内存位置，且其中至少有一个是写操作、所有访问之间没有happens-before关系时，就构成数据竞争，属于未定义行为。
你的场景完全符合数据竞争的判定条件：

• 写线程执行A::f = true是写操作
• 读线程循环读取A::f是读操作
• 两者之间没有任何同步操作（无互斥锁、无原子变量、无内存屏障），不存在happens-before关系，因此必然触发未定义行为。

两个常见误区的解释 #

误区1：bool操作是原子的就没有问题 #

即使你所用的CPU上bool的读写是单指令原子操作，也解决不了内存可见性和指令重排问题：

• 编译器可能会把读线程里A::isF()的返回值优化为寄存器缓存，循环过程中永远不会重新读取内存中的f的值，导致循环永远无法退出
• 不做同步的情况下，写线程修改的f可能一直留在写核心的存储缓冲区里，没有刷回共享内存，读线程所在的核心永远看不到更新后的值

误区2：static变量有特殊的多线程语义 #

只有函数内部的static局部变量的初始化在C++11之后被规定为线程安全，除此之外static变量没有任何多线程相关的特殊规则。你的场景是static变量初始化完成之后的读写操作，和这个规则完全无关。

正确的修改方案 #

最简单的兼容单写多读场景的修改方式是把f的类型改为std::atomic<bool>，不需要额外加锁就能保证访问安全：

#include <atomic>
struct A {
   static std::atomic<bool> f;
   static bool isF() { return f.load(std::memory_order_acquire); }
};

//Source A
std::atomic<bool> A::f = false;

void threadWriter(){
    /* Do something */
    A::f.store(true, std::memory_order_release);
}

// Source B
void threadReader(){
   while (!A::isF()) { /* Do something */}
}

如果不需要极致性能，也可以直接用std::atomic<bool>的默认读写操作，默认内存序为顺序一致性，逻辑完全正确，仅性能有微小损耗。

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