多个线程写入 std::cout 或 std::cerr

Question

我有通过 cout 和 cerr 写入控制台的 OpenMP 线程。 这当然是不安全的，因为输出可以交错。 我可以做类似的事情

#pragma omp critical(cerr)
{
   cerr << "my variable: " << variable << endl;
}

如果可以用线程安全版本替换 cerr 会更好，类似于 valgrind DRD 手册中解释的方法（ http://valgrind.org/docs/manual/drd-manual.html#drd-manual.effective- use )，它涉及从 std::ostreambuf 派生一个类。 理想情况下，最后我会用我自己的线程 cerr 替换 cerr，例如：

tcerr << "my variable: " << variable << endl;

这样的类一旦遇到“endl”就可以打印到控制台。 我不介意来自不同线程的行是否交错，但每一行应该只来自一个线程。

我真的不明白 C++ 中的所有这些流是如何工作的，它太复杂了。 有没有人这样的课程或可以告诉我如何为此目的创建这样的课程？

Answer 1

正如其他人所指出的，在C ++ 11中， std::cout 是线程安全的。

但是，如果你喜欢它

std::cout << 1 << 2 << 3;

对于不同的线程，输出仍然可以交错，因为每个<<是一个新的函数调用，可以在另一个线程上进行任何函数调用。

为了避免在没有 #pragma omp critical 情况下进行交错 - 这将锁定所有内容 - 您可以执行以下操作：

std::stringstream stream; // #include <sstream> for this
stream << 1 << 2 << 3;
std::cout << stream.str();

将123写入流的三个调用仅在一个线程中发生到本地非共享对象，因此不受任何其他线程的影响。 然后，只有一个对共享输出流std::cout调用，其中项目123的顺序已经固定，因此不会搞砸。

Answer 2

您可以使用类似于字符串构建器的方法。 创建一个非模板类：

• 提供模板化operator<<以插入此对象
• 内部构建为std::ostringstream
• 在销毁时转储内容

粗略的方法：

 class AtomicWriter {
    std::ostringstream st;
 public:
    template <typename T> 
    AtomicWriter& operator<<(T const& t) {
       st << t;
       return *this;
    }
    ~AtomicWriter() {
       std::string s = st.str();
       std::cerr << s;
       //fprintf(stderr,"%s", s.c_str());
       // write(2,s.c_str(),s.size());
    }
 };

用于：

AtomicWriter() << "my variable: " << variable << "\n";

或者在更复杂的场景中：

{
   AtomicWriter w;
   w << "my variables:";
   for (auto & v : vars) {
      w << ' ' << v;
   }
}  // now it dumps

您将需要添加更多的重载如果你想操纵器，您可以用write优于fprintf在析构函数中的原子写 ，或std::cerr ，你可以概括，以使目标被传递给构造（ std::ostream / file descriptor / FILE* ），

Answer 3

我没有足够的声誉来发表评论，但我想将我的添加内容发布到AtomicWriter类以支持std :: endl并允许除了std :: cout之外还使用其他流。 这里是：

class AtomicWriter {
    std::ostringstream st;
    std::ostream &stream;
public:
    AtomicWriter(std::ostream &s=std::cout):stream(s) { }
    template <typename T>
    AtomicWriter& operator<<(T const& t) {
        st << t;
        return *this;
    }
    AtomicWriter& operator<<( std::ostream&(*f)(std::ostream&) ) {
        st << f;
        return *this;
    }
    ~AtomicWriter() { stream << st.str(); }
};

Answer 4

您可以通过继承std::basic_streambuf来完成它，并覆盖正确的函数以使其成为线程安全的。 然后将此类用于流对象。

Answer 5

将以下代码放入头文件atomic_stream_macro.h<\/code>

#ifndef atomic_stream_macro_h
#define atomic_stream_macro_h

#include <mutex>

/************************************************************************/
/************************************************************************/

extern std::mutex print_mutex;

#define PRINT_MSG(out,msg)                                           \
{                                                                    \
    std::unique_lock<std::mutex> lock (print_mutex);                 \
                                                                     \
    out << __FILE__ << "(" << __LINE__ << ")" << ": "                \
        << msg << std::endl;                                         \
}

/************************************************************************/
/************************************************************************/

#endif