多线程中的 cout 没有 C++20 中的 LOCK答案

【问题标题】：cout in multithread WITHOUT LOCK in C++20多线程中的 cout 没有 C++20 中的 LOCK
【发布时间】：2021-05-26 00:36:57
【问题描述】：

我正在用 C++20 编写。这是一个非常简单的程序，它要求三个线程打印一些字符串。例如，我们要求线程 1 打印 "This is thread1"，线程 2 打印 "This is thread2"，线程 3 打印 "This is thread3"。

但是，我注意到在传递给线程的printThread 函数中，如果我们不使用锁，我们可以获得混合在线程之间的打印结果。如This is This thread2 is thread3。我想避免这样的干预，所以我用mutex写了我的代码：

#include <iostream>
#include <string.h>
#include <thread>
#include <mutex>
using namespace std;


mutex m_screen;
void printCnt()
{   
    lock_guard guard(m_screen);
    cout << "Func Start" << endl;
    // Fetch the thread ID of the thread which is executing this function
    thread::id threadID = this_thread::get_id();
    
    cout << "Thread [" << threadID << "] has been called " endl;
    
    
}

// g++ foo.cpp =pthread

int main(){
    thread t1(printCnt);
    thread t2(printCnt);
    thread t3(printCnt);

    t1.join();
    t2.join();
    t3.join();

    cout << "done" << endl;
    
}

不知道有没有什么方法可以达到和互斥锁一样的效果，但是没有锁？

【问题讨论】：

std::osyncstream?当它刷新到 std::cout 时，它可能会在内部使用锁定，但这仍然比在流式传输期间锁定更好。
std::osyncstream 仍将使用某种形式的锁。
您可以构造要输出的整个字符串，然后将其传递给cout。这将有一个函数调用（而不是四个）。
您也许可以通过某种方式使用原子库。

标签： c++ multithreading c++11 c++20

【解决方案1】：

总的来说，这篇文章总结了 cmets 中的想法（带有示例），并添加了 1 个新方法

正如 Dean Johnson 在 cmets 中提到的，执行此操作的标准方法是 std::osyncstream 函数，然后您的代码将如下所示

void printCnt()
{   
    cout << "Func Start" << endl;
    // Fetch the thread ID of the thread which is executing this function
    thread::id threadID = this_thread::get_id();
    
    osyncstream(cout) << "Thread [" << threadID << "] has been called " endl;   
}

您也可以首先生成一个包含您的输出的字符串（正如 1201ProgramAlarm 所提到的），然后一次输出整个字符串。这可以使用std::stringstream 或std::format 来实现。结果，代码看起来像这样

void printCnt()
{   
    cout << "Func Start" << endl;
    // Fetch the thread ID of the thread which is executing this function
    thread::id threadID = this_thread::get_id();
    
    // stringstream ss;
    // ss << "Thread [" << threadID << "] has been called\n";
    // string output = ss.str(); 

    string output = format("Thread [{}] has been called\n", "world");//or use commented variant above

    cout << output;   
}

如果允许你使用 C 风格的函数，你可能想要使用 printf（通常是格式化程序 + 打印机，但据我所知 doesn't know how to print std::thread::id）

void printCnt()
{   
    cout << "Func Start" << endl;
    
    static int x = 0;
    x++;
    
    printf("Thread [%d] has been called\n", x); 
}

【讨论】：