std::cout 线程安全格式化和 io 操作

Question

假设您有两个线程。第一个线程尝试使用std::dec以下方法：

std::cout << std::dec << 123 << std::endl;

第二个线程尝试使用以下方法将整数打印为十六进制 std::hex以下方法：

std::cout << std::hex << 0x321 << std::endl;

是否保证 123 将打印为十进制而 0x321 将打印为十六进制？如果不是，我如何std::cout在多线程环境中进行正确的格式化？

C++20 有std::osyncstream. 但是在 C++20 之前我们可以使用什么？

Answer 1

从一开始，这不是std::cout.

如果您只想使用不同的对象，一种简单的方法就是对所需的每个“化合物”使用 stringstream，例如：

std::cout << (std::ostringstream{} << std::hex << 0x321 << std::endl).str();

或者，您可以创建自己的流类，std::cout在销毁时将所有内容转发到（例如，您可以作为std::ostringstream成员或继承它）：

~MyStringStream(){
  std::cout << str();
}

我不建议实际改变这一事实，std::cout因为其他人不会期望std::cout以这种或那种不同的方式行事。然而话虽这么说，我认为重定向是可能的，所以我创建了一种方法来展示这一点（有点黑客：我认为所有做这样的事情都是黑客）以及如何使其成为可能。请注意，这根本不是一个完整的解决方案，它只是展示了如何std::cout通过您自己的流类，然后需要“正确”地实现/重写该流类，使其成为线程安全的，然后添加必要的同步，或者但是您计划获得额外的级别等。另请注意，我还没有考虑这如何干扰绑定std::cout流（例如std::in，std::err），但我想这不是什么大问题。

自己在 godbolt 上尝试一下

#include <utility>
#include <string>
#include <iostream>
#include <sstream>


std::stringstream new_out;

class SyncedStreamBuf : public std::stringbuf {
public:
  SyncedStreamBuf(){}
  

  virtual int sync() override {
    new_out << "From override: " << str();
    str("");//empty buffer
    return 0;//success
  }
};

class SyncedStream : public std::ostream {
public:
  SyncedStream() : std::ostream(&syncedStreamBuf_){
  }

private:
  SyncedStreamBuf syncedStreamBuf_;
};

SyncedStream my_stream;

int main()
{
    std::streambuf* cout_buff = std::cout.rdbuf(); // save pointer to std::cout buffer
 
    std::cout.rdbuf(my_stream.rdbuf());//redirect cout to our own 'stuff'
    
    static_cast<std::ostream&>(new_out).rdbuf(cout_buff);//put cout's buffer into a new out stream
    
    
    new_out << "test: new_out now prints to stdout\n";
    std::cout << "some message\n";//<--now goes through our overridden class
    std::cout.flush();

    std::cout << "you will see this message - didn't flush\n";
}

输出：

test: new_out now prints to stdout

From override: some message