对`fprintf(stdout, ...)`和`fprintf(stderr, ...)`的调用是否都保证与多个线程不交错？答案

【问题标题】：Are both calls to `fprintf(stdout, ...)` and `fprintf(stderr, ...)` guaranteed to non-interleave with multiple threads?对`fprintf(stdout, ...)`和`fprintf(stderr, ...)`的调用是否都保证与多个线程不交错？
【发布时间】：2012-10-20 13:34:09
【问题描述】：

假设我有两个线程向stderr 或stdout 打印一些东西（相对较长），这两个流的函数在它们永远不会“交错”字符的意义上是线程安全的吗？因此，例如，如果我有“Hello, World”，我将永远不会得到“HHellllo,, WorldWorld”或其他任何交错？这适用于 x86、GCC、Linux > 3.0。

【问题讨论】：

Is it thread safe to call printf in threads that run simultaneously?的可能重复
@JensGustedt：我看到了，但它没有回答 both stderr 和 stdout 是否是线程安全的。在某处我读到stderr 不是这种情况，我需要确定一下。
stdout thread-safe in C on Linux?的可能重复
@DervinThunk 使用仅限书面语言的交流方式面临着挑战。多年前，我了解到如果人们没有从我写的东西中理解我的意思，我需要写得更清楚，而不是因为误读而责备他们。如果你想让每个人都知道你的问题是特别的和不同的，那就说清楚。你也会得到更好的答案。一个简单的“我知道 xyz，我已阅读 [link to other question]，我在问 abc”通常可以解决问题。

标签： c linux multithreading concurrency multicore

【解决方案1】：

我查看了 glibc，每次调用 vfprintf 都会在流上调用 POSIX flockfile (_IO_flockfile) 和 funlockfile (_IO_funlockfile)。

因此，调用中的字符不会与来自另一个线程的调用中的字符交错，因为只有一个线程可以锁定 stdout 或 stderr。

不过，关于跨多个线程的多个调用的顺序，所有的赌注都没有了。

【讨论】：

好的，这就是我期待的答案。而且我同意在各个线程之间进行排序。有人对这个答案有疑问吗？
此外，C2011 具有线程支持，它说明了关于在单个调用中跨线程锁定单个 I/O 通道的相同内容。但是，标准没有说明如果一个线程写入 stdout 而另一个线程写入 stderr 会发生什么。由于并发执行，这些输出可能会在屏幕上交错。

【解决方案2】：

没有。即使在单线程程序中，由于不同的缓冲规则，您也可以获得交错。默认情况下，stdout 是行缓冲的，而 stderr 是非缓冲的。您可以通过以下方式使它们都不受缓冲：

   setvbuf(stdout, NULL, _IONBF, 0)

另见stdout thread-safe in C on Linux?，尤其是R.'s 答案。还有 Jonathan Leffler 的 comment。

编辑： 默认情况下，标准输出将在每行末尾或缓冲区已满时为fflush'd。后者可能发生在一行的中间。然后，如果 stdout 和 stderr 都具有相同的底层文件描述符，则输出 fprintf(stderr,... 可以插入到一行的中间。

但情况可能更糟。通常您希望将 stderr 和 stdout 都重定向到文件或管道。我的系统说明中setbuf(3) 的手册页：

如果一个流引用一个终端（就像标准输出通常那样），它是行缓冲的。默认情况下，标准错误流 stderr 始终是无缓冲的。

所以在这种情况下，stdout 变成了 block 缓冲的，实际上似乎几乎每个到 stderr 的输出都与 stdout 的输出交错。这可以通过添加来缓解：

   setlinebuf(stdout);

或者通过使标准输出无缓冲。

【讨论】：

你会在单线程代码中得到什么交错？一个printf 将在另一个printf 开始之前完成写入。我不明白你在说什么，抱歉。
默认情况下，当缓冲区已满时，stdout 将在每一行的末尾或为fflushd。后者可能发生在一行的中间。然后，如果 stdout 和 stderr 都具有相同的底层文件描述符，则输出 fprintf(stderr,... 可以插入到行的中间。
另见 Jonathan Leffler 对stackoverflow.com/a/12989477/318716 的评论。