Linux上的C中的stdout线程安全吗？

Question

在Linux上使用printf线程安全写入stdout吗？如何使用较低级别的write命令？

Answer 1

它没有由C标准指定 - 它取决于您对C标准库的实现。事实上，C标准甚至根本没有提到线程，因为某些系统（例如嵌入式系统）没有多线程。

在GNU实现（glibc）中，stdio中处理FILE*对象的大多数高级函数都是线程安全的。那些名字通常不unlocked的人（例如getc_unlocked(3)）。但是，线程安全性处于每个函数调用级别：例如，如果您对printf(3)进行多次调用，则每个调用都保证以原子方式输出，但其他线程可能会在您调用之间打印出来。 printf()。如果您想确保一系列I / O调用以原子方式输出，您可以使用一对flockfile(3)/funlockfile(3)调用来围绕它们以锁定FILE句柄。请注意，这些函数是可重入的，因此您可以安全地在它们之间调用printf()，即使printf()本身调用flockfile()，也不会导致死锁。

write(2)之类的低级I / O调用应该是线程安全的，但我不是百分之百确定 - write()对内核进行系统调用以执行I / O。这究竟是怎么发生取决于你正在使用什么内核。它可能是sysenter指令，或旧系统上的int（中断）指令。进入内核之后，由内核决定I / O是否是线程安全的。在我刚刚使用Darwin内核版本8.11.1进行的测试中，write(2)似乎是线程安全的。

Answer 2

Answer 3

它们都是线程安全的，如果多个线程在同一文件描述符上调用它们，应用程序将不会崩溃。但是，如果没有一些应用程序级别的锁定，写入的内容可能是交错的。

Answer 4

自从提出这个问题（并且最后回答）后，C得到了一个新标准。

C11现在提供多线程支持并解决了流的多线程行为：

  

§7.21.2流

     

¶7当多个执行线程访问流时，每个流都有一个用于 阻止数据竞争 的关联锁 限制多个线程执行的流操作的交错 。一次只有一个线程可以保持此锁定。锁是可重入的：单个线程可以在给定时间多次保持锁。

     

¶8读取，写入，定位或查询流的位置的所有函数在访问流之前锁定流。当访问完成时，它们释放与流关联的锁。

因此，使用C11线程的实现必须保证使用printf是线程安全的。

原子性（如没有交错 ¹ ）是否得到保证，乍一看对我来说并不是那么清楚，因为标准提到了限制交错，而不是阻止，它强制要求数据竞争。

我倾向于保证。标准说明限制交错，因为仍然允许发生一些不改变结果的交错; 例如 fwrite一些字节，fseek支持更多字节fwrite直到原始偏移量，这样两个fwrite s背靠背。该实现可以自由地重新排序这两个fwrite并将它们合并为一个写入。

1：有关示例，请参阅R..'s answer中的删除线文字。

Answer 5

它是线程安全的; printf应该是可重入的，并且您不会在程序中造成任何陌生或腐败。

您无法保证一个线程的输出不会从另一个线程的输出中途开始。如果您关心这一点，则需要开发自己的锁定输出代码以防止多次访问。