在C++多线程中，cout和printf有什么区别？

Question

一些背景： 我有一个使用pthread的C++程序，是一个酒店预订系统，有10个客人（每个客人都有自己的线程），一个办理入住手续的前台（1个线程）和一个退房前台（1个线程）。酒店只有5个客房可以供客人使用。在这个程序中，我使用信号量来实现互斥和事件排序。

问题： 这是我代码的一部分：（仅展示必要的部分...）

sem_init(&openRooms, 0, 5);

sem_wait(&openRooms);   //waits for there to be an open room at the hotel

cout << "Guest " << guestNumber << " waits for check-in." << endl;

sem_wait(&checkInLine); //waits for an open spot at the check-in desk

一次只能有5位客人入住酒店，因为只有5间房间。当我运行程序时，会得到以下输出（或类似内容）：

Guest Guest Guest Guest 24 waits for check-in. waits for check-in.1 waits for check-in. 
3 waits for check-in.

看起来cout允许多个打印同时运行，这就是为什么“Guest”会连续多次打印的原因。

我尝试使用printf做同样的事情，但不会出现相同的问题。在另一个线程可以打印语句之前，整个语句已经被打印了。

sem_wait(&checkInSt); //Only one person at check in receptionist at a time
printf("Guest %ld goes to the check-in receptionist.\n", my_rank);
currentThreadIn = my_rank; //Rank for receptionist to use in room assignment

输出：

Guest 1 waits for check in.
Guest 3 waits for check in.
Guest 2 waits for check in.
Guest 4 waits for check in.
Guest 0 waits for check in.

为什么会发生这种情况？cout是否使用了某种bugger？此外，是否有任何方法可以使用cout来避免这种情况？我可以使用额外的信号量来确保cout语句在另一个语句之前打印，但我正在寻找一种不使用额外信号量的方法。

- hatz

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请参考以下链接：https://dev59.com/MGrWa4cB1Zd3GeqP-Fxo - NPE

Answer 1

printf("Guest %ld goes to the check-in receptionist.\n", my_rank);

当你使用 printf 时，你的字符串会被格式化到一个内部缓冲区中，然后在单个操作中输出到控制台（例如："Guest 2 waits for check-in."）。

cout << "Guest " << guestNumber << " waits for check-in." << endl;

当您使用cout时，您的字符串会分多个部分输出到控制台 - "Guest"，接着是guestNumber，然后是" waits for check-in."，最后是endl。这是因为每次调用<<运算符时，它都像是一个单独的函数调用（返回对同一cout对象的引用供下一次调用使用）。

因此，尽管向控制台写入本身是线程安全且原子的，但在cout情况下，每个单独的子字符串只是原子的。

如果您不想使用printf，解决方案将是a）使用信号量或其他锁定机制，或b）在打印之前使用stringstream格式化文本，然后将其作为单个字符串输出。

- Jonathan Potter

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太棒了！感谢你解释所有的工作原理。我最终只是将所有内容更改为printf()语句。效果非常好！ - hatz

Answer 2

我发现了相同的结果。Printf 总是有效的。我认为除非你加锁，否则没有办法使 cout “线程安全”。如果你必须使用流来处理字符串，请考虑以下代码：

ss << "Hello World! Thread ID, " << tid << endl;
printf("%s",ss.str().c_str());

- Ke Wu