Question

我在c ++ 11中编写了一个用于测试Thread的简单程序，但是std::cout并没有像我期望的那样工作。

class Printer
{
public:
    void exec()
    {
        mutex m;
        m.lock();
        cout<<"Hello  "<<this_thread::get_id()<<endl;
        chrono::milliseconds duration( 100 );
        this_thread::sleep_for( duration );
        m.unlock();

    }
};

int main()
{
    Printer printer;

    thread firstThread([&printer](){
        while(1)
            printer.exec();

    });
    thread secondThread([&printer](){
        while(1)
            printer.exec();
    });

    firstThread.join();
    secondThread.join();     
}

一些结果：

Hello 11376
Hello 16076
Hello 16076
Hello Hello 11376
16076
Hello 11376
,....

我使用互斥锁来锁定线程，因此我无法理解为什么两个线程同时执行std::cout。它接缝非常适合我。任何人都可以解释发生了什么！？！

Answer 1

线程正在使用不同的 mutex实例，因为mutex是exec()函数中的局部变量，因此锁定mutex是没有意义的因为每个线程将锁定自己的mutex，导致线程之间没有同步。线程必须使用相同的mutex实例来实现同步。

要更正已发布的代码，请将mutex设为成员变量。但是，如果创建了另一个Printer对象，则使用不同Printer实例的线程之间将不会同步。在这种情况下，mutex需要是static成员变量才能确保同步：

class Printer
{
public:
    //...
private:
    static std::mutex mtx_;
};

std::mutex Printer::mtx_;

要确保始终释放mutex，无论函数是正常退出还是通过异常退出，请使用std:lock_guard：

std::lock_guard<std::mutex> lock(m); // 'm' locked, and will be
                                     // unlocked when 'lock' is destroyed.
std::cout<< "Hello  " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
std::chrono::milliseconds duration( 100 );
std::this_thread::sleep_for( duration );

Answer 2

接受的答案是正确的。然而，将问题分开是很好的：

您需要一种以线程安全方式打印到std::cout的方法。
您需要创建对象/仿函数/函数以在线程中运行并启动它们。

这是我使用的一个实用程序，它专注于收集std::cout的参数并在static std::mutex下将它们流式传输：

#include <iostream>
#include <mutex>

std::ostream&
print_one(std::ostream& os)
{
    return os;
}

template <class A0, class ...Args>
std::ostream&
print_one(std::ostream& os, const A0& a0, const Args& ...args)
{
    os << a0;
    return print_one(os, args...);
}

template <class ...Args>
std::ostream&
print(std::ostream& os, const Args& ...args)
{
    return print_one(os, args...);
}

std::mutex&
get_cout_mutex()
{
    static std::mutex m;
    return m;
}

template <class ...Args>
std::ostream&
print(const Args& ...args)
{
    std::lock_guard<std::mutex> _(get_cout_mutex());
    return print(std::cout, args...);
}

此代码可以重用于std::cout以外的流，但上述内容专门用于定位std::cout。有了这个，您的Printer::exec()现在可以大大简化了：

void exec()
{
    print("Hello ", std::this_thread::get_id(), '\n');
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
}

现在，您的Printer不仅会以线程安全的方式使用cout，而且已经过简化（例如，不需要为mutex维护自己的cout ），但所有其他类型和功能也可以使用cout并且所有人都可以安全地互操作。 print函数本身现在维护mutex，并且该事实被封装在远离所有print客户端的位置。

Answer 3

我正在分享this question中给出的Nicolás的伎俩，我觉得它比Howard Hinnant更优雅。我们的想法是创建一个临时的ostringstream对象并将保护代码放在析构函数上。

/** Thread safe cout class
  * Exemple of use:
  *    PrintThread{} << "Hello world!" << std::endl;
  */
class PrintThread: public std::ostringstream
{
public:
    PrintThread() = default;

    ~PrintThread()
    {
        std::lock_guard<std::mutex> guard(_mutexPrint);
        std::cout << this->str();
    }

private:
    static std::mutex _mutexPrint;
};

std::mutex PrintThread::_mutexPrint{};

然后，您可以从任何线程将其用作常规std::cout：

PrintThread{} << "val = " << 33 << std::endl;

对象以常规std::ostringstream收集数据。一旦达到昏迷，对象就会被销毁并清除所有收集到的信息。

Answer 4

您可以考虑全局std::mutex cout_mutex;（名称空间中的某个位置），用于保护std::cout输出。确保使用std::lock<std::mutex>（这样您就不会忘记解锁互斥锁并保证安全性。）

在多个线程中使用std :: cout

4 个答案: