printf 调用搞砸了 std::thread 但 std::cout 很好

Question

当使用 printf (stdio.h) 时，"Start both threads\n" 和 "Enter a number\n" 混合在一起（类似于 "StEanterrt ba oth thnureaber\nads\n"），但这不会发生在 std::cout (iostream) 中。我怀疑这与 std::thread 有关，但我还是多线程编程的新手。

我真的不想使用 iostream，因为它让程序变得超级大！

我正在使用 mingw32 g++ 4.9.2，使用 g++ -o foreback foreback.cpp -O2 -std=c++11 编译。 （虽然我的电脑是64位的，但是我发现mingw-w64产生的程序大约是mingw32的两倍，所以我没有使用它。

//#define IOS
#ifdef IOS
#include <iostream>
#endif
#include <stdio.h>
#include <thread>
#include <atomic>
#include <windows.h> // for Sleep()

std::atomic<int> atom(1);

void foreground() {
    int c = 1;
    while (c) {
#ifdef IOS
        std::cout << "Enter a number: ";
        std::cin >> c;
#else
        printf("Enter a number: ");
        scanf("%d", &c);
#endif
        atom.store(c, std::memory_order_relaxed);
    }
}

void background() {
    FILE *out = fopen("foreback.txt", "w");
    int c = 1;
    while (c) {
        fprintf(out, "%d", c);
        c = atom.load(std::memory_order_relaxed);
        Sleep(500);
    }
    fclose(out);
}

int main() {
    std::thread f(foreground), b(background);
#ifdef IOS
    std::cout << "Start both threads.\n";
#else
    printf("Start both threads.\n");
#endif
    f.join();
    b.join();
#ifdef IOS
    std::cout << "End of both threads.\n";
#else
    printf("End of both threads.\n");
#endif
    return 0;
}

Answer 1

std::cout 也不保证交错；它在 C++03 中没有提到，C++11 的 FDIS 在 §27.4.1 [iostream.objects.overview] 中说了以下内容：

多线程并发访问同步（第 27.5.3.4 节）标准 iostream 对象的格式化和未格式化输入（第 27.7.2.1 节）和输出（第 27.7.3.1 节）函数或标准 C 流不应产生数据种族（§1.10）。 [ 注意：如果用户希望避免交错字符，则仍必须同步多个线程对这些对象和流的并发使用。 ——尾注]

最后的注释基本上意味着“std::cout也允许交错字符”。可能由于编译器/运行时库的特定实现通常没有这样做，或者由于尝试to synchronize itself with stdio.h（关闭sync_with_stdio 可能会导致它再次开始交错）。但这不是语言保证；你只是走运了。

如果您希望输出不交错，您需要从单个线程执行所有 I/O（让您的工作人员接受参数和计算值，并且主线程负责执行 I/O 以输出计算的值），或者显式锁定所有 I/O 函数，这些函数从针对同一流/FILE* 的不同线程中使用。您可以轻松使用stdio.h，您只需要在使用stdio.h 函数时锁定一个std::mutex（例如使用std::lock_guard）；只要始终如一地完成，就可以保证没有交错。