我了解，为避免输出混合，多个线程对 cout 和 cerr 的访问必须同步。在同时使用 cout 和 cerr 的程序中，单独锁定它们是否足够？还是同时写入 cout 和 cerr 仍然不安全？
编辑说明：我知道 cout 和 cerr 在 C++11 中是“线程安全的”。我的问题是，不同线程同时写入 cout 和写入 cerr 是否会像两次写入 cout 那样相互干扰（导致交错输入等）。
【问题讨论】：
标签： c++ thread-safety cout
如果你执行这个函数：
void f() {
std::cout << "Hello, " << "world!\n";
}
从多个线程中，您将获得两个字符串"Hello, " 和"world\n" 或多或少的随机交错。那是因为有两个函数调用，就像你写的代码是这样的：
void f() {
std::cout << "Hello, ";
std::cout << "world!\n";
}
为了防止这种交错，你必须添加一个锁：
std::mutex mtx;
void f() {
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
std::cout << "Hello, " << "world!\n";
}
也就是说，交织问题与cout无关。这是关于使用它的代码：有两个单独的函数调用插入文本，所以除非你阻止多个线程同时执行相同的代码，否则函数调用之间可能会发生线程切换，这就是给你的交错。
请注意，互斥锁不会阻止线程切换。在前面的代码sn-p中，它防止两个线程同时执行f()的内容；其中一个线程必须等到另一个线程完成。
如果你也写信给cerr，你会遇到同样的问题，并且你会得到交错输出，除非你确保你永远不会有两个线程在同时，这意味着两个函数必须使用相同的互斥锁：
std::mutex mtx;
void f() {
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
std::cout << "Hello, " << "world!\n";
}
void g() {
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
std::cerr << "Hello, " << "world!\n";
}
【讨论】：
cout 和cerr 指向同一个源（比如...控制台），那么文本将被交错，除非它们共享相同互斥体。
在 C++11 中，与 C++03 不同，全局流对象（cout、cin、cerr 和 clog）的插入和提取是线程安全的。无需提供手动同步。但是，由不同线程插入的字符可能会在输出时发生不可预测的交错；同样，当多个线程从标准输入读取时，无法预测哪个线程将读取哪个令牌。
全局流对象的线程安全默认是激活的，但是可以通过调用流对象的sync_with_stdio成员函数并将false作为参数传递来关闭它。在这种情况下，您将不得不手动处理同步。
【讨论】：
同时写入 cout 和 cerr 可能不安全！ 这取决于 cout 是否绑定到 cerr。见std::ios::tie。
"绑定流是一个输出流对象，它在之前被刷新 此流对象中的每个 i/o 操作。”
这意味着，cout.flush() 可能会被写入 cerr 的线程无意中调用。 我花了一些时间弄清楚，这就是我的一个项目中 cout 输出中随机缺少行尾的原因:(
对于 C++98，cout 不应绑定到 cerr。但是，尽管有标准，但在使用 MSVC 2008（我的经验）时它是绑定的。使用以下代码时，一切正常。
std::ostream *cerr_tied_to = cerr.tie();
if (cerr_tied_to) {
if (cerr_tied_to == &cout) {
cerr << "DBG: cerr is tied to cout ! -- untying ..." << endl;
cerr.tie(0);
}
}
【讨论】：
这里已经有几个答案了。我将总结并解决它们之间的交互。
std::cout 和std::cerr 通常会合并到一个文本流中，因此将它们锁定在共同的位置会导致最有用的程序。
如果您忽略该问题，cout 和 cerr 默认别名为它们的 stdio 对应物，它们是线程安全的 as in POSIX，直到标准 I/O 函数 (C++14 §27.4. 1/4，比单独使用 C 的保证更强）。如果您坚持使用这种功能选择，您会得到垃圾 I/O，但不会出现未定义的行为（语言律师可能会将其与“线程安全”联系起来，而不管有用性如何）。
但是，请注意，虽然标准格式的 I/O 函数（例如读取和写入数字）是线程安全的，但用于更改格式的操纵器（例如用于十六进制的 std::hex 或用于限制输入字符串的 std::setw大小）不是。因此，通常不能假设省略锁是安全的。
如果选择单独锁定，事情就复杂了。
为了提高性能，可以通过分别锁定cout 和cerr 来减少锁争用。它们是单独缓冲（或非缓冲）的，它们可能会刷新到单独的文件中。
默认情况下，cerr 在每次操作之前刷新cout，因为它们是“绑定的”。这会破坏分离和锁定，所以记得在使用它之前调用cerr.tie( nullptr )。 （这同样适用于cin，但不适用于clog。）
stdio解耦
标准规定cout 和cerr 上的操作不会引入种族，但这并不是它的确切含义。流对象并不特殊；它们的底层streambuf 缓冲区是。
此外，调用std::ios_base::sync_with_stdio 旨在删除标准流的特殊方面——允许它们像其他流一样被缓冲。虽然标准没有提到 sync_with_stdio 对数据竞争的任何影响，但快速浏览一下 libstdc++ 和 libc++（GCC 和 Clang）std::basic_streambuf 类表明它们不使用原子变量，因此它们可能会在以下情况下产生竞争条件用于缓冲。 （另一方面，libc++ sync_with_stdio 实际上什么都不做，所以调用它也没关系。）
如果您想获得额外的性能而不考虑锁定，sync_with_stdio(false) 是一个好主意。但是，在这样做之后，锁定是必要的，如果锁定是分开的，还需要锁定 cerr.tie( nullptr )。
【讨论】：
这可能有用;)
inline static void log(std::string const &format, ...) {
static std::mutex locker;
std::lock_guard<std::mutex>(locker);
va_list list;
va_start(list, format);
vfprintf(stderr, format.c_str(), list);
va_end(list);
}
【讨论】：
我使用这样的东西：
// Wrap a mutex around cerr so multiple threads don't overlap output
// USAGE:
// LockedLog() << a << b << c;
//
class LockedLog {
public:
LockedLog() { m_mutex.lock(); }
~LockedLog() { *m_ostr << std::endl; m_mutex.unlock(); }
template <class T>
LockedLog &operator << (const T &msg)
{
*m_ostr << msg;
return *this;
}
private:
static std::ostream *m_ostr;
static std::mutex m_mutex;
};
std::mutex LockedLog::m_mutex;
std::ostream* LockedLog::m_ostr = &std::cerr;
【讨论】：