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Ildar
Asked:2020-08-14 23:36:17 +0000 UTC2020-08-14 23:36:17 +0000 UTC

受互斥体保护的缓冲区ostream？

  • 772

有这样一段人为的代码，输出流故意不受互斥锁保护

#include <iostream>
#include <string_view>
#include <thread>

void print(std::string_view message)
{
  for (int i = 0;i < 10000;++i) {
    std::cout << message;
  }
}

int main()
{
  std::thread t1(print, "hello\n");
  std::thread t2(print, "aloha\n");
  t1.join();
  t2.join();

  return 0;
}

输出是某种随机的

...
hello
hello
aloha
hello
aloha
...

但是为什么字是作为一个整体输出的，没有和这样的字符混淆，这haelohallo是否意味着输出流缓冲区受到互斥锁的保护，不允许多个线程写入，或者是安排在其他一些棘手的方式？

c++

1 个回答

  1. Best Answer

    标准（[iostreams.threadsafety]）告诉我们：

    除非另有说明，否则多个线程对流对象、流缓冲区对象或 C 库流的并发访问可能会导致数据争用。
    [注意：数据竞争会导致未定义的行为。——尾注]

    但是对于标准流明确声明（[iostream.objects.overview]）：

    多线程并发访问同步的标准 iostream 对象的格式化和未格式化输入和输出函数或标准 C 流不会导致数据竞争。
    [注意：如果用户希望避免交错字符，他们仍必须同步多个线程对这些对象和流的并发使用。——尾注]

    免费翻译：

    除非另有说明，否则多个线程对流对象、流缓冲区或 C 库中的流的并发访问可能会导致数据竞争。
    [注意：数据竞争导致未定义的行为。]

    在多个线程上并行访问标准输入/输出流对象（格式化和未格式化）或标准 C 流对象的函数不会导致数据竞争。
    [注：用户若想避免字符交错，仍需同步同时使用这些对象。]

    因此，仅为cin/ cout/提供同步cerr。对他们来说，保证字符在输入/输出过程中不会消失/重复，但是，严格来说，这并不能保证即使输出整行，它们也不会被交错，尽管事实上这被证明是大多数实现的案例。还值得考虑以下形式的结构：

    std::cout << "Message: " << message;

    在几乎所有的实现中都会产生意想不到的效果。

    对于所有其他流（文件/字符串等），所有这些都是未定义的行为，并且像往常一样，可能导致任何事情：从正确操作到输出中的数据消失/重复/流对象损坏、自燃和恶魔从鼻子里飞出来。

    受互斥体保护的缓冲区ostream？

    严格来说，使用互斥锁不是必须的，但在大多数标准线程的实现中，是的。因为 通常加上标准流是 Sishnyh 的包装器（实际上，标准暗示了这样的实现），然后具体取决于 libc 的实现。这就是在 glibc、uclibc、newlib 和 BSD libc 中使用互斥锁或类似结构的方式（当然，如果 libc 本身编译时支持多线程。）。

    对于文件和字符串流，不需要同步。所以它不在弯曲的 libstdc ++ 中，尽管在所有列出的 libc 中，C 文件流默认以与标准文件相同的方式同步。

    正如评论中已经指出的那样，在 C ++ 20 中，为了充分写入流，他们将添加osyncstream.

    感谢@dIm0n指出原始答案中的错误。
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