Question

我在C ++中有一个多线程程序。尝试通过多个线程和程序崩溃在日志中打印内容时遇到的问题。具体问题是我有cout＆lt;＆lt; “一些日志消息”＆lt;＆lt; ENDL;当我看到倾销核心的pstack时，它表明endl引起了争用问题。在一个帖子中，我有：

 ff308edc _IO_do_write (ff341f28, ff341f6f, 2, ff341f6f, fc532a00, ff141f74) + dc
 ff3094d8 _IO_file_overflow (ff341f28, a, ff000000, 1c00, 0, fffc00) + 2a8
 ff3101fc overflow__7filebufi (ff341f28, a, 0, 1ffee, 7f2082, ff1b4f18) + 8
 ff314010 overflow__8stdiobufi (a, a, ff314000, 4, fc532a00, fbdfbd51) + 10
 ff306dd4 __overflow (ff341f28, a, 4, ff1b5434, ff1b5784, 82c8c) + 20
 ff30fdd0 _IO_putc (a, ff341f28, 7d5be4, ff314048, ff1b5784, 82c8c) + 34
 ff313088 endl__FR7ostream (7d5be0, 20, fbdfbd4e, 1, 0, 76f) + c
 ff32a3f8 __ls__7ostreamPFR7ostream_R7ostream (7d5be0, 3bfb74, 3bf800, 385cd8, 76f, 0) + 4

在另一个主题上，我有：

 --- called from signal handler with signal 11 (SIGSEGV) ---
 ff312f20 flush__7ostream (7d5be0, a, 4, ff1b5434, ff1b5784, 82c8c) + 10
 ff312f58 flush__FR7ostream (7d5be0, ff341f28, 7d5be4, ff314048, ff1b5784, 82c8c) + 4
 ff313090 endl__FR7ostream (7d5be0, 20, fbffbd4e, 1, 0, 232a) + 14

std :: cout是缓冲的，std :: endl强制刷新输出流。因此，似乎在一个线程上，endl正在刷新缓冲区，而另一个线程正在尝试putc换行符并且遇到溢出。

可能的解决方案（但有问题）可能是：（1）有一个独立的线程安全记录器类可以用于所有日志输出，因此我们可以在所有地方使用logger :: cout而不是使用std :: cout - 这是繁琐的，因为日志遍布整个地方。另外，为了使这个线程安全，互斥锁和解锁需要在每次尝试调用插入操作符之前和之后＆lt;＆lt;或像endl这样的操纵。这是一个性能打击。（2）我们可以使用'\ n'来代替使用endl，这样就不会在每个新行插入时强制刷新，而是在需要时通过底层的ostream缓冲机制进行刷新。但是，这个线程安全吗？不确定。（3）切换到C ++ 11，因为C ++ 11的std :: cout应该是线程安全的。但这不可能立即实现。

通过并发线程从endl操纵器中消除SIGSEGV的任何其他更好的替代方案或想法？

我可以在调用endl时以某种方式预测同步/互斥吗？

Answer 1

这不仅仅是endl，整个输出流是共享的。它必须是那样的。这是一个共同的资源。图书馆不知道你想要的序列化。您必须在代码中添加它。

关于如果不序列化输出会发生什么。即使您以某种方式设法避免运行时错误，不同的输出也可以彼此混淆。因此，您必须确定程序中输出的原子单位，并将它们序列化。

Answer 2

如果您正在使用C ++ 11，则可以从更多内容访问公共对象必须保护一个线程。有一个例外，如果没有任何访问改变对象，并且有一个特殊的标准iostream对象的异常（但不是一般），但即便如此，标准明确表示个别字符可能是交错的，所以这个例外真的不给你买任何东西;它会阻止核心转储，但是不会阻止输出被胡言乱语，所以你需要甚至那时某种同步。

在前C ++ 11中，每个实现都有自己的规则;有些甚至在所有流中使每个<<原子。但是给出了类似的东西：

std::cout << a << b;

，没有人保证不会发生另一个线程的输出在a的输出和b的输出之间，所以这真的没有给你买任何东西。

结果是您确实需要某种线程安全记录器类。通常，此类记录器类将收集数据一个实例本地“收集器”。这可能是std::string 或std::vector<char>，嵌入自定义streambuf，知道日志记录，在时间戳上插入时间戳前面等等，非常重要的是，确保完整的日志记录在记录的末尾以原子方式输出。我通常通过使用某种转发记录器类来管理它被实例化为每个日志记录的临时值，并通知底层streambuf（每个线程一个）每次都是建造和破坏，所以streambuf可以照顾其余的部分。如果你不需要时间戳等等，你通过实现streambuf可以做到这一点有点简单除了显式调用之外，从不输出到最终目的地到flush。（这确实需要客户端的一些纪律确保在适当的时刻调用flush。临时包装解决方案具有处理的优点这或多或少是自动的。）

最后，除了小小的丢弃程序，你永远不应该输出到std::cout。你要么输出到某种记录器对象（或从这样的对象获得的流），或者输出到作为函数参数传递的std::ostream&。设置输出和实际输出是两个独立的关注，通常会在不同地方处理该程序。执行输出的代码只处理一个 std::stream，它是从其他地方收到的。

如果您正在处理大量现有代码，那就是没有考虑这个原则而写的：你总是有可能修改输出的streambuf std::cout。这不能解决交错问题，但它可以做成线程安全，否则至少你不会崩溃。

Answer 3

我从未详细考虑过您的问题，所以这只是对我如何解决问题的快速猜测，但它可能存在重大缺陷。

基本上，我会围绕保护流操作符的流编写一个包装类，并为SomeManipulator赋予特殊含义（如std::endl）。

template <class T>
struct Wrapper
{
    Wrapper( T& stream );

    template <class U>
    Wrapper& operator<<( const U& u )
    {
        lock if thread does not hold the lock.
        forward u to stream.
    }

    Wrapper& operator<<( SomeManipulator )
    {
        pre-cond: thread holds lock. // I.e., you can't print empty lines.
        forward std::endl to stream.
        unlock.
    }
};

请注意，这会导致输出的主要开销，具体取决于您的情况，您可能希望在每个线程中写入单独的流并稍后将它们组合起来。

如何使C ++ endl操纵器线程安全？

3 个答案: