fprintf 命令的单行代码是线程安全的吗？

Question

我正在使用OpenMP，我的程序如下所示：

\#pragma omp parallel for

for(x = 0, y = 0, x < 5, x++, y++)

     function(x, y, fp);

void function(int x , int y, FILE* fp);
{
   fprintf(fp, "(%d, %d)\n", x y);
}

我希望您能将文件内容作为：

(0, 0)
(2, 2)
(1, 1)
(3, 3)
(4, 4)

订购顺序无关紧要，但坐标x、y应该按顺序排列，即程序不应生成类似于(2,3)的内容。这种行为是否始终得到保证？我正在Linux上使用gcc编译器。

- quartz

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我不确定这是否有保证，但如果你想要确保的话，你可以直接发出 write() 系统调用，这在 Posix 上是保证原子性的。 - Kerrek SB

可能是 https://dev59.com/03RB5IYBdhLWcg3w6bYE 的重复问题。 - Tudor

@quartz：好吧，你要求的是保证，而不是经验测量。 - Kerrek SB

@KerrekSB：那是非常糟糕的建议。除非在非常特定的情况下，单个“write”不能保证是原子性的，并且“write”始终可以返回短写入，此时您将不得不再次调用“write”来写出其余部分，并且另一个线程可以在两个“write”调用之间进行竞争。另一方面，stdio对于通过相同的“FILE”流进行的其他访问是必须具有原子性的（但与通过不同的“FILE”流访问它的相同底层文件的其他用户无关）。 - R.. GitHub STOP HELPING ICE

@R..：不过实际的系统调用呢，不只是C包装函数吗？那不是原子操作吗？ - Kerrek SB

Answer 1

您的问题存在不兼容的假设。OpenMp不是C标准的一部分，因此C规范无法对OpenMp的线程模型做出任何说明，并确保其适当功能的安全性。直到最近，C甚至没有一个线程模型。

现在，C11有了自己的线程模型，在该线程模型中，操作IO流的函数是线程安全的：每个流都有一个相关联的锁，用于防止数据竞争，当多个执行线程访问流并限制多个线程执行的流操作交错时使用。一次只能有一个线程持有此锁。该锁是可重入的：单个线程可以同时多次持有锁。

我认为目前还没有实现完全符合C11的编译器，但通常POSIX系统上的C库将满足这个特定要求。当出现这样的符合要求的实现时，OpenMp实现将位于其上方，并记录其线程模型是否与C11的模型一致。

- Jens Gustedt

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不只是“通常”。POSIX要求所有对stdio FILE的操作在线程方面表现出原子性。如果您想将多个独立的stdio调用分组为一个原子操作，可以使用flockfile和funlockfile函数（POSIX）。 - R.. GitHub STOP HELPING ICE

@R.. 确定。我指的是“通常情况下”，这是满足此要求的系统家族的一个示例。我不知道其他系统是否也会这样做，也不知道 POSIX 的中世纪实现（例如 OS X）是否已经具备了这一点。我记得在编写 IRIX（据说是 POSIX）时，存在许多来自不同线程的交织 IO 问题。 - Jens Gustedt