使用 OpenMP 获得完整、未损坏的输出需要什么？

Question

我有一些在 c++11 标准下编译的代码。我有多个线程写入 cout。我注意到在写很多行时，会有一些行丢失的情况（比如 2000000 行中有 1 行）。我很惊讶地看到这一点，因为我的字符串（下面的outStr）对于每个线程都是本地的，而且我在写入标准输出时有一个关键部分。当我刷新流时，我注意到问题消失了。

#pragma omp critical(cout)
{
    cout << outStr;
    cout.flush();
}

这是预期的行为吗？真正欺骗我的是，当我写的行数相对较少（

总的来说，我对关键部分并不满意，因为我在分析中注意到它引起了很多争论。我愿意接受任何改进我的 I/O 的建议。

*编辑我的印象是，在 c++11 下，只要我同步我的输出（即当我使用关键部分时没有交错或丢失输出），我的输出就不会损坏，但似乎缺少的行表示如果不刷新输出，这不是保证。

Answer 1

看来std::cout.sync_with_stdio(false); 是罪魁祸首。我没想到这是问题，但在我制作了一个简单的测试程序后我注意到了它。我曾使用该函数来加速我的 I/O，结果证明这是个坏主意。

看起来，虽然在关键部分，I/O 流不是线程安全的。我的代码中也没有使用任何printfs。

根据documentation：

此外，同步的 C++ 流保证是线程安全的（从多个线程输出的单个字符可能交错，但不会发生数据竞争）

似乎不同步缓冲区会出于某种原因决定以随机间隔刷新。

删除这个之后，我实际上能够通过简单的 `cout 不刷新。另外，我还在做测试，看来我可能根本不需要关键部分。

Answer 2

这里的大部分问题源于刷新流相当缓慢的事实。因此，当一个线程进入临界区时，它们会在其中停留相当长的一段时间。到他们完成时，可能还有其他几个线程在等待，所以它成为一个严重的瓶颈。

防止该问题的最明显方法可能是让流本身由一个线程拥有，并拥有一个线程安全的队列，其中包含需要写入流的事物。如果您可以累积“块”数据以将流转换为字符串（或其他一些预先确定的数据结构），那么这甚至是微不足道的。

我要郑重说明，虽然您最终可能希望使用无锁队列，但基于锁定的相当简单、老式的队列几乎肯定会提供巨大的改进在你现在正在做的事情上——将字符串插入队列大大比刷新流快（在纳秒到可能几微秒的范围内，其中刷新通常大约为毫秒）。