如何创建一个新类来继承ostream并将其用作cout但使用锁定

Question

我使用std :: cout打印控制台上的日志。由于程序是多线程的，如果我在cout之后使用多个“<<”操作，则打印结果将是无序的。

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

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因此，我将编写一个新类来继承ostream（实际上是basic_ostream<char, char_traits<char>>）并在cout初始化时添加一个锁，因此打印输出应遵循正确的顺序。

Answer 1

一种选择是创建一个包含对流的引用的类，但在整个生命周期中保持锁定。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
}

只要构成输出的单个“单位”的所有打印都出现在同一语句中，这就可以工作。

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编辑：实际上，继承版本比我原先预期的好很多：

#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
}

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作为旁白：

• using namespace std; is widely considered bad practice，和
• I'm not a big fan of std::endl either

（虽然后者有时会引起争议，但至少知道并做出明智的选择是个好主意）。

Answer 2

您可以定义自己的功能

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));
}

当你想确定它是独家的时，你可以称之为locked_print(std::cout, 1, 2, "bar");

Answer 3

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，你无法在内部执行此操作。您可以在调用时强制约束：

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