用于 C++ 的基于行的线程安全 std::cerr

Question

什么是最简单的方法来创建我自己的，std::cerr以便它是逐行线程安全的。

我最好寻找代码来做到这一点。

我需要的是，当我在控制台上实际看到它时（并且不与其他线程的输出混合），由一个线程生成的a line of output（以 结尾std::endl）保持不变as a line of output。

---

解决方案：std::cerr为多比cstdio慢。我更喜欢fprintf(stderr, "The message")在CriticalSectionLocker其构造函数获取线程安全锁而析构函数释放它的类内部使用。

Answer 1

如果可用，osyncstream (C++20) 解决了这个问题：

#include <syncstream> // C++20

std::osyncstream tout(std::cout);
std::osyncstream terr(std::cerr);

如果上述功能不可用，这里有一个包含两个宏的插入头文件，用于线程安全写入std::cout和std::cerr（必须共享互斥锁以避免输出交错）。这些基于其他 两个答案，但我做了一些更改，以便轻松放入现有代码库。这适用于 C++11 及更高版本。

我已经用 4 核处理器上的 4 个线程对此进行了测试，每个线程每秒向 写入 25,000 行tout并偶尔向 输出terr，它解决了输出交错问题。与基于结构的解决方案不同，在放入此头文件时，我的应用程序没有可测量的性能损失。我能想到的唯一缺点是，由于这依赖于宏，因此不能将它们放入命名空间中。

线程流文件

#ifndef THREADSTREAM
#define THREADSTREAM

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <mutex>

#define terr ThreadStream(std::cerr)
#define tout ThreadStream(std::cout)

/**
 * Thread-safe std::ostream class.
 *
 * Usage:
 *    tout << "Hello world!" << std::endl;
 *    terr << "Hello world!" << std::endl;
 */
class ThreadStream : public std::ostringstream
{
    public:
        ThreadStream(std::ostream& os) : os_(os)
        {
            // copyfmt causes odd problems with lost output
            // probably some specific flag
//            copyfmt(os);
            // copy whatever properties are relevant
            imbue(os.getloc());
            precision(os.precision());
            width(os.width());
            setf(std::ios::fixed, std::ios::floatfield);
        }

        ~ThreadStream()
        {
            std::lock_guard<std::mutex> guard(_mutex_threadstream);
            os_ << this->str();
        }

    private:
        static std::mutex _mutex_threadstream;
        std::ostream& os_;
};

std::mutex ThreadStream::_mutex_threadstream{};

#endif

测试.cc

#include <thread>
#include <vector>
#include <iomanip>
#include "threadstream.h"

void test(const unsigned int threadNumber)
{
    tout << "Thread " << threadNumber << ": launched" << std::endl;
}

int main()
{
    std::locale mylocale(""); // get global locale
    std::cerr.imbue(mylocale); // imbue global locale
    std::ios_base::sync_with_stdio(false); // disable synch with stdio (enables input buffering)

    std::cout << std::fixed << std::setw(4) << std::setprecision(5);
    std::cerr << std::fixed << std::setw(2) << std::setprecision(2);

    std::vector<std::thread> threads;

    for (unsigned int threadNumber = 0; threadNumber < 16; threadNumber++)
    {
        std::thread t(test, threadNumber);
        threads.push_back(std::move(t));
    }

    for (std::thread& t : threads)
    {
        if (t.joinable())
        {
            t.join();
        }
    }

    terr << std::endl << "Main: " << "Test completed." << std::endl;

    return 0;
}

编译

g++ -g -O2 -Wall -c -o test.o test.cc
g++ -o test test.o -pthread

输出

./test
Thread 0: launched
Thread 4: launched
Thread 3: launched
Thread 1: launched
Thread 2: launched
Thread 6: launched
Thread 5: launched
Thread 7: launched
Thread 8: launched
Thread 9: launched
Thread 10: launched
Thread 11: launched
Thread 12: launched
Thread 13: launched
Thread 14: launched
Thread 15: launched

Main: Test completed.