std::cout 线程安全格式化和 io 操作

Question

想象一下你有两个线程。 第一个线程尝试使用std::dec将 integer 打印为十进制：

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

第二个线程尝试使用std::hex将 integer 打印为十六进制：

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，我该如何在多线程环境中进行正确的std::cout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的选项。

如果您只想使用不同的 object，那么简单的方法就是对所需的每个“复合”使用 stringstream，例如：

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

或者，您可以制作自己的 stream class ，在销毁时将所有内容转发到std::cout （例如，您可以将std::ostringstream作为成员或继承它）：

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

---

我不建议在实际的std::cout上更改这一事实，因为其他人不会期望std::cout以这种或那种不同的方式表现。 然而话虽如此，我认为重定向是可能的，所以我创造了一种方式来展示这一点（有点像黑客：我认为所有做这样的事情都是黑客）以及如何使这成为可能。 请注意，这根本不是一个完整的解决方案，它只是展示了如何通过您自己的 stream class 将std::cout到 go必要的同步，或者您计划获得额外的级别等。另请注意，我没有考虑这如何干扰std::cout绑定流（例如std::in ， std::err ），但我想这没什么大不了的。

在godbolt上自己试试

#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";
}

Output：

test: new_out now prints to stdout

From override: some message

Answer 2

使用 function 打印 output。 output 将仅从此 function 打印。 在此 function 中使用互斥锁。

OutputFunction(int form, const int& value)
{
    std::lock_guard<std::mutex> m_OutputMutex;
    if(form == 0)// 0 means dec
    {
        std::cout << std::dec << value << std::endl;
    }
    elseif(form ==1)
    {
        std::cout << std::hex << value << std::endl;
    }
}