【C++】std::osyncstream

std::osyncstream 是 C++20 中引入的一个同步输出流包装器，用于解决多线程中标准输出因没有同步而导致输出乱序的问题。它确保每次输出操作都是原子的，即使在多线程环境中也不会出现乱序或重叠。

1. 背景

std::cout在执行过程中也会被打断，不是原子操作。
在多线程程序中，多个线程可能同时向标准输出（如 std::cout）写入内容。如果没有同步机制，输出可能会出现乱序或重叠的情况。例如：

//因t1和t2没有同步机制，两个线程在执行std::cout时可能发生线程切换，导致最后看到的t1，t2的输出结果是交叉在一起。
#include <iostream>
#include <thread>

void print_from_thread(int id) {
    std::cout << "Thread " << id << " is printing this line." << std::endl;
}

int main() {
    std::thread t1(print_from_thread, 1);
    std::thread t2(print_from_thread, 2);
    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

2. std::osyncstream

• #include <syncstream>
• std::osyncstream 是 C++20 中引入的一个同步输出流包装器，用于解决上述问题。它确保每次输出操作都是原子的，即使在多线程环境中也不会出现乱序或重叠。
• std::osyncstream 包装了一个底层输出流（如 std::cout），并提供同步机制。
• std::osyncstream 的同步机制决定了你必须显式地 flush 或者让其析构才能把内容真正送到 std::cout；否则缓冲区里的数据会一直留在 osyncstream 对象里，程序结束前不会输出。
• std::osyncstream 内部使用互斥锁（mutex）来同步对底层输出流的访问。每次调用 std::osyncstream 的输出操作时，它会锁定互斥锁，完成输出后再释放锁，从而确保输出的原子性。
• std::osyncstream 是 C++20 标准的一部分，因此需要使用支持 C++20 的编译器，并启用 C++20 标准（如：-std=c++20，vs中要在项目属性中设置C++标准为C++20）。
• 使用 std::osyncstream 会引入一定的性能开销，因为每次输出都需要获取和释放互斥锁。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <syncstream> // 包含 std::osyncstream 的头文件

void print_from_thread(int id) {
    std::osyncstream(std::cout) << "Thread " << id << " is printing this line." << std::endl;
}

int main() {
    std::thread t1(print_from_thread, 1);
    std::thread t2(print_from_thread, 2);
    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}