同步STD cout输出多线程

Question

后来我一直在使用多线程编码，在写了一段时间之后，我意识到如果我在不同的boost :: threads中使用std :: cout，输出将没有逻辑顺序，我正在测试的程序是就像是：

#include <boost/thread/thread.hpp>
#include <iostream>

int my01( void )
{
    std::cout << "my01" << std::endl;
    return 0;
}
/* my02, my03 and my04 are the same with different outputs*/
[...]
int main( void )
{
    boost::thread t1(&my01);
    boost::thread t2(&my02);
    boost::thread t3(&my03);
    boost::thread t4(&my04);

    while(!t1.joinable() || !t2.joinable() || !t3.joinable() || !t4.joinable());

    t1.join();
    t2.join();
    t3.join();
    t4.join();

    std::cout << "The end!" << std::endl;
    getchar();
    return 0;
}

输出通常是（更改）：

my02my01
my04
my03
空行
结束！

考虑到这个问题，我正在考虑创建一个线程来管理所有输出，因此它们的顺序如下：

my01
my02
my03
my04
结束！

编写此类线程或管理这些输出的最佳方法是哪种？
请也阅读此问题的答案： cout是否同步/线程安全？

ps：我使用的是Visual C ++ 2010 Express，我的cpu有8个不同的内核。

感谢您的时间！

Answer 1

首先，您可以考虑避免所有显式的线程管理，而是使用std::async在任意数量的独立线程中启动任务。

其次，您不想创建线程本身中的I / O，而是要创建结果，并依次进行输出。 这意味着线程函数仅创建一些数据，并将其留给调用者以将其实际写出：

std::string process(int value) {
     std::ostringstream buffer;
     buffer << "my" << std::setfill('0') << std::setw(2) << value;
     return buffer.str();
}

然后，我们需要异步启动四个副本：

std::vector<std::future<std::string> > results;

for (int i=0; i<4; i++)
    results.push_back(std::async(std::launch::async, process, i));

然后我们得到结果并按顺序打印出来：

for (auto &r : results)
    std::cout << r.get() << "\n";

将它们放在一起，我们可以获得如下代码：

#include <string>
#include <iostream>
#include <thread>
#include <future>
#include <sstream>
#include <vector>
#include <iomanip>

std::string process(int value) {
     std::ostringstream buffer;
     buffer << "my" << std::setfill('0') << std::setw(2) << value;
     return buffer.str();
}

int main() { 
    std::vector<std::future<std::string>> rets;

    for (int i=0; i<4; i++)
        rets.push_back(std::async(std::launch::async, process, i));

    for (auto & t : rets) {
        t.wait();
        std::cout << t.get() << "\n";
    }
}

我要补充一点：我将其基于标准C ++ 11 future 。 我相信基本想法也应该与Boost future一起使用（基于该标准），但我尚未对其进行测试。 我希望对Boost的期货进行一些小的调整（例如，对名称进行调整）。

Answer 2

我通过编写一个瘦包装器来解决它，该包装器在开始写入流时锁定互斥锁，并在写入语句完成后将其释放，并冲洗流。

用法：将std :: cout替换为safe_cout。

请记住，它不支持像std :: endl这样的std :: cout功能。

请参阅下面的代码或从此处获取： https : //github.com/dkorolev/felicity/blob/master/safe_ostream.h

#include <cassert>
#include <iostream>
#include <mutex>
#include <memory>

struct safe_ostream {
  struct guarded_impl {
    guarded_impl() = delete;
    guarded_impl(const guarded_impl&) = delete;
    void operator=(const guarded_impl&) = delete;
    guarded_impl(std::ostream& ostream, std::mutex& mutex) : ostream_(ostream), guard_(mutex) {
    }
    ~guarded_impl() {
      ostream_.flush();
    }
    template<typename T> void write(const T& x) {
      ostream_ << x;
    }
    std::ostream& ostream_;
    std::lock_guard<std::mutex> guard_;
  };
  struct impl {
    impl() = delete;
    void operator=(const impl&) = delete;
    impl(std::ostream& ostream, std::mutex& mutex) : unique_impl_(new guarded_impl(ostream, mutex)) {
    }
    impl(const impl& rhs) {
      assert(rhs.unique_impl_.get());
      unique_impl_.swap(rhs.unique_impl_);
    }
    template<typename T> impl& operator<<(const T& x) {
      guarded_impl* p = unique_impl_.get();
      assert(p);
      p->write(x);
      return *this;
    }
    mutable std::unique_ptr<guarded_impl> unique_impl_;
  };
  explicit safe_ostream(std::ostream& ostream) : ostream_(ostream) {
  }
  template<typename T> impl operator<<(const T& x) {
    return impl(ostream_, mutex_) << x;
  }
  std::ostream& ostream_;
  std::mutex mutex_;
};
safe_ostream safe_cout(std::cout);
safe_ostream safe_cerr(std::cerr);

Answer 3

您可能需要在线程上强加一个顺序，以便输出的顺序是您想要的（也许通过将线程实例或事件传递给适当的线程，以便它们只能按您的顺序执行），或者您可以给所有输出都具有一个线程序列号，将所有输出排队到一个“打印”线程中，并在该线程中保留所有乱序行的列表，以便根据需要进行打印。

在“真实”应用程序的情况下（即不是滥用线程的琐碎的测试应用程序），其中线程在必须保留顺序的顺序缓冲区上并行执行大量工作，从而迫使线程彼此等待通常不是一个合理的选择。 通常使用序列号，然后重新组合缓冲流。

Answer 4

给每个线程一个std::ostringstream以写入输出。 在程序末尾，按顺序打印每个线程的输出。

考虑到线程4可能比线程1早完成，您将如何做？

Answer 5

使用锁定。 如果可以使用升压，请执行例如

int my01(boost::mutex *coutGuard)
{
  {
     // lock cout until the closing brace
     boost::mutex::scoped_lock lock(*coutGuard);

     std::cout << "my01" << std::endl;
  }

  return 0;
}

int main( void )
{
   boost::mutex coutGuard;

   boost::thread t1(boost::bind(&my01, &coutGuard));
   ...
}

代替scoped_lock ，可以使用lock_guard 。