如何创建一个新的 class 来继承 ostream 并将其用作 cout 但带有锁

Question

我使用 std::cout 在控制台上打印日志。由于程序是多线程的，如果我在cout后使用多个"<<"操作，打印结果会很乱。

例如，如果一个线程执行 cout<< "A" << "B" << endl;，另一个线程可能会在 A 和 B 之间执行 cout << "C";。结果将是 "ACB"。

所以我要写一个新的class来继承ostream（其实就是basic_ostream<char, char_traits<char>>）并且在cout初始化的时候加锁，所以打印out 应该遵循正确的顺序。

Answer 1

由于 outstream << x1 << x2 << ... 是多个函数调用，除了锁定所有内容直到破坏同一个外流之外，您无法在内部执行此操作。你可以在调用它时强制你的约束：

{
  std::lock_guard<std::mutex> guard(global_mutex);
  // your print here
}

Answer 2

一个选择是创建一个 class 来保存对流的引用，但在其整个生命周期中都持有锁。这是一个简单的例子：

#include <iostream>
#include <mutex>

struct LockedOstream {
    std::lock_guard<std::mutex> lg_;
    std::ostream& os_;
    LockedOstream(std::mutex& m, std::ostream& os)
      : lg_{m}
      , os_{os}
    { }
    std::ostream& stream() const { return os_; }
};

int main()
{
    std::mutex m;
    LockedOstream(m, std::cout).stream() << "foo " << "bar\n";
    //                        ^ locked now                   ^ unlocked now
}

只要形成单个 "unit" 输出的所有打印都发生在同一语句中，这就有效。

编辑：其实继承版比我原先想象的要好很多：

#include <iostream>
#include <mutex>

class LockedOstream : public std::ostream {
    static std::mutex& getCoutMutex()
        // use a Meyers' singleton for the cout mutex to keep this header-only
    {
        static std::mutex m;
        return m;
    }

    std::lock_guard<std::mutex> lg_;

  public:
    // Generic constructor
    // You need to pass the right mutex to match the stream you want
    LockedOstream(std::mutex& m, std::ostream& os)
      : std::ostream(os.rdbuf())
      , lg_{m}
    { }

    // Cout specific constructor
    // Uses a mutex singleton specific for cout
    LockedOstream()
      : LockedOstream(getCoutMutex(), std::cout)
    { }
};

int main()
{
    LockedOstream() << "foo " << "bar\n";
    //            ^ locked now          ^ unlocked now
}

顺便说一句：

using namespace std; is widely considered bad practice，以及
我不太喜欢std::endl 或者

（虽然后者有时会引起争议，但至少了解并做出明智的选择是个好主意）。

Answer 3

您可以定义自己的函数

template<typename... Ts>
void locked_print(std::ostream& stream, Ts&&... ts)
{
    static std::mutex mtx;
    std::lock_guard<std::mutex> guard(mtx);
    (stream << ... << std::forward<Ts>(ts));
}

当你想确定它是独占的时候，你可以这样称呼它locked_print(std::cout, 1, 2, "bar");

如何创建一个新的 class 来继承 ostream 并将其用作 cout 但带有锁

How can I create a new class to inherit ostream and use it as cout but with lock

c++

multithreading

cout

ostream