在多个线程中使用std :: cout

Question

我在c ++ 11中编写了一个用于测试Thread的简单程序,但是std::cout没有按照我的预期工作.

class Printer
{
public:
    void exec()
    {
        mutex m;
        m.lock();
        cout<<"Hello  "<<this_thread::get_id()<<endl;
        chrono::milliseconds duration( 100 );
        this_thread::sleep_for( duration );
        m.unlock();

    }
};

int main()
{
    Printer printer;

    thread firstThread([&printer](){
        while(1)
            printer.exec();

    });
    thread secondThread([&printer](){
        while(1)
            printer.exec();
    });

    firstThread.join();
    secondThread.join();     
}

一些结果:

Hello 11376
Hello 16076
Hello 16076
Hello Hello 11376
16076
Hello 11376
,....

我使用互斥锁来锁定线程,所以我无法理解为什么两个线程同时执行std::cout.它接缝非常适合我.任何人都可以解释发生了什么!？!

Answer 1

线程使用不同的 mutex实例,因为它mutex是exec()函数中的局部变量,因此锁定它mutex是没有意义的,因为每个线程将锁定它自己mutex的线程,导致线程之间没有同步.mutex线程必须使用相同的实例来实现同步.

要更正已发布的代码,请创建mutex成员变量.但是,如果Printer创建了另一个对象,那么使用不同Printer实例的线程之间将不会有同步.在这种情况下,mutex需要是一个static成员变量来确保同步:

class Printer
{
public:
    //...
private:
    static std::mutex mtx_;
};

std::mutex Printer::mtx_;

要确保mutex始终释放a,无论函数是正常退出还是通过异常退出,请使用std:lock_guard:

std::lock_guard<std::mutex> lock(m); // 'm' locked, and will be
                                     // unlocked when 'lock' is destroyed.
std::cout<< "Hello  " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
std::chrono::milliseconds duration( 100 );
std::this_thread::sleep_for( duration );

Answer 2

接受的答案是正确的.然而,分开关注点很好:

1. 您需要一种以std::cout线程安全方式打印的方法.
2. 您需要创建对象/仿函数/函数以在线程中运行并启动它们.

这是我使用的一个实用程序,它专注于收集参数std::cout并在以下情况下将它们传输出去static std::mutex:

#include <iostream>
#include <mutex>

std::ostream&
print_one(std::ostream& os)
{
    return os;
}

template <class A0, class ...Args>
std::ostream&
print_one(std::ostream& os, const A0& a0, const Args& ...args)
{
    os << a0;
    return print_one(os, args...);
}

template <class ...Args>
std::ostream&
print(std::ostream& os, const Args& ...args)
{
    return print_one(os, args...);
}

std::mutex&
get_cout_mutex()
{
    static std::mutex m;
    return m;
}

template <class ...Args>
std::ostream&
print(const Args& ...args)
{
    std::lock_guard<std::mutex> _(get_cout_mutex());
    return print(std::cout, args...);
}

此代码可以重用于除了以外的流std::cout,但上述内容专门用于目标std::cout.有了这个,您Printer::exec()现在可以大大简化:

void exec()
{
    print("Hello ", std::this_thread::get_id(), '\n');
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
}

现在,不仅将您Printer使用cout的线程安全的方式,并已被简化(如无需维护自己mutex的cout),但所有其他类型和功能也可以使用cout所有安全互操作在一起.该print函数本身现在维护mutex,而实际上被封装所有的远print的客户.

Answer 3

我正在分享 Nicolás 在这个问题中给出的技巧，我发现它比 Howard Hinnant 的实现更优雅。这个想法是创建一个临时的 ostringstream 对象并将保护代码放在析构函数上。

/** Thread safe cout class
  * Exemple of use:
  *    PrintThread{} << "Hello world!" << std::endl;
  */
class PrintThread: public std::ostringstream
{
public:
    PrintThread() = default;

    ~PrintThread()
    {
        std::lock_guard<std::mutex> guard(_mutexPrint);
        std::cout << this->str();
    }

private:
    static std::mutex _mutexPrint;
};

std::mutex PrintThread::_mutexPrint{};

然后，您可以std::cout从任何线程将其用作常规:

PrintThread{} << "val = " << 33 << std::endl;

该对象定期收集数据std::ostringstream。一旦达到昏迷，对象就会被销毁并刷新所有收集的信息。