0

0

如何使用c++20的std::syncstream实现线程安全的日志记录? (同步输出)

尼克

尼克

发布时间:2026-01-10 14:25:02

|

949人浏览过

|

来源于php中文网

原创

c++kquote>std::syncstream通过构造时自动加锁、析构或emit时解锁,确保同一时刻仅一个线程写入底层ostream,从而避免多线程输出乱序。

如何使用c++20的std::syncstream实现线程安全的日志记录? (同步输出)

std::syncstream 为什么能避免多线程输出乱序?

因为 std::syncstream 在构造时会自动获取底层 std::basic_osyncstream 关联的 std::basic_streambuf 的锁(通过 std::mutex),并在整个流生命周期内持有该锁,直到流对象析构或显式调用 emit()。这意味着同一时间只有一个线程能真正写入底层 std::ostream(如 std::cout),从而避免了 std::cout 被其他线程打断导致的交错输出。

注意:它不是对每个 操作加锁,而是对「一次完整表达式求值后的 flush」加锁——这正是日志场景需要的原子性单位(一行日志应完整、不可分割)。

正确构造 syncstream 并用于日志函数

直接使用 std::osyncstream(C++20 中 std::syncstream 是别名)包装 std::cout 或文件流;但必须确保其生命周期覆盖整条日志语句,否则锁提前释放,失去保护作用。

  • ✅ 正确:让 std::osyncstream 作为临时对象,在单条表达式中完成全部输出
  • ❌ 错误:保存为局部变量后多次调用 ,或跨函数传递未绑定的流对象
  • ⚠️ 注意:std::osyncstream 不可拷贝,仅可移动;也不能绑定到非 const lvalue 引用
void log(const char* msg) {
    std::osyncstream(std::cout) << "[LOG] " << msg << '\n'; // ✅ 自动锁 + 自动 flush + 自动析构
}

// 多参数日志(推荐) template void log(const char fmt, Args&&... args) { std::osyncstream(std::cout) << "[LOG] " << fmt << ": "; (std::osyncstream(std::cout) << ... << std::forward(args)) << '\n'; // ❌ 错!多个独立 syncstream // 正确做法:用一个 syncstream 完成全部输出 } // 改为: template void log(const char fmt, Args&&... args) { std::osyncstream s{std::cout}; s << "[LOG] " << fmt << ": " << (std::forward(args) << ... << ""); s << '\n'; // ✅ 单个 syncstream 对象贯穿全程 }

与 std::stringstream / std::ostringstream 混用的陷阱

有人想先格式化再输出,于是用 std::ostringstream 拼接字符串,再用 std::osyncstream 输出——这看似安全,实则引入额外开销且不必要;更危险的是,若在拼接过程中调用了可能抛异常的代码,std::osyncstream 构造失败会导致锁未获取,而后续仍尝试输出。

易标AI
易标AI

告别低效手工,迎接AI标书新时代!3分钟智能生成,行业唯一具备查重功能,自动避雷废标项

下载

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

  • 不要手动管理缓冲区:避免 std::ostringstream + str() + std::osyncstream
  • 避免在 std::osyncstream 构造前做复杂计算(尤其是可能抛异常的操作)
  • 若需格式化控制(如时间戳),应在 std::osyncstream 内部直接完成,例如调用 std::format(C++20)后一并输出
void log_with_time(const char* msg) {
    auto now = std::chrono::system_clock::now();
    std::time_t t = std::chrono::system_clock::to_time_t(now);
    std::osyncstream s{std::cout};
    s << "[" << std::put_time(std::localtime(&t), "%H:%M:%S") << "] "
      << "[LOG] " << msg << '\n';
}

性能和兼容性注意事项

std::osyncstream 的锁粒度是 per-stream,不是 per-thread,所以高并发下可能成为瓶颈;但它比手动加 std::mutex 更轻量(无用户态锁竞争逻辑,依赖底层 streambuf 的同步机制)。另外,不是所有标准库实现都完全支持 C++20 syncstream(如早期 libstdc++ 11.x 需要 -D_GLIBCXX_CONCEPTS,MSVC 2019 16.10+ 才稳定支持)。

  • 编译时确认:用 __cpp_lib_syncstream 宏检测支持情况
  • 生产环境建议封装一层日志类,内部持有一个 std::osyncstream 绑定到 std::ofstream,避免频繁构造/析构 std::osyncstream 对象
  • 如果目标平台不支持,退回到 std::mutex + std::lock_guard 包裹 std::cout 是最直接的等效替代

最易被忽略的一点:syncstream 的线程安全只保证「输出顺序不交错」,不保证日志内容本身的逻辑一致性(比如两条相关日志被不同线程发出,它们的相对顺序仍不确定)。真要保证时序,得靠外部序列号或时间戳,而不是依赖 syncstream。

相关专题

更多
线程和进程的区别
线程和进程的区别

线程和进程的区别:线程是进程的一部分,用于实现并发和并行操作,而线程共享进程的资源,通信更方便快捷,切换开销较小。本专题为大家提供线程和进程区别相关的各种文章、以及下载和课程。

480

2023.08.10

Python 多线程与异步编程实战
Python 多线程与异步编程实战

本专题系统讲解 Python 多线程与异步编程的核心概念与实战技巧,包括 threading 模块基础、线程同步机制、GIL 原理、asyncio 异步任务管理、协程与事件循环、任务调度与异常处理。通过实战示例,帮助学习者掌握 如何构建高性能、多任务并发的 Python 应用。

143

2025.12.24

Golang gRPC 服务开发与Protobuf实战
Golang gRPC 服务开发与Protobuf实战

本专题系统讲解 Golang 在 gRPC 服务开发中的完整实践,涵盖 Protobuf 定义与代码生成、gRPC 服务端与客户端实现、流式 RPC(Unary/Server/Client/Bidirectional)、错误处理、拦截器、中间件以及与 HTTP/REST 的对接方案。通过实际案例,帮助学习者掌握 使用 Go 构建高性能、强类型、可扩展的 RPC 服务体系,适用于微服务与内部系统通信场景。

8

2026.01.15

公务员递补名单公布时间 公务员递补要求
公务员递补名单公布时间 公务员递补要求

公务员递补名单公布时间不固定,通常在面试前,由招录单位(如国家知识产权局、海关等)发布,依据是原入围考生放弃资格,会按笔试成绩从高到低递补,递补考生需按公告要求限时确认并提交材料,及时参加面试/体检等后续环节。要求核心是按招录单位公告及时响应、提交材料(确认书、资格复审材料)并准时参加面试。

38

2026.01.15

公务员调剂条件 2026调剂公告时间
公务员调剂条件 2026调剂公告时间

(一)符合拟调剂职位所要求的资格条件。 (二)公共科目笔试成绩同时达到拟调剂职位和原报考职位的合格分数线,且考试类别相同。 拟调剂职位设置了专业科目笔试条件的,专业科目笔试成绩还须同时达到合格分数线,且考试类别相同。 (三)未进入原报考职位面试人员名单。

52

2026.01.15

国考成绩查询入口 国考分数公布时间2026
国考成绩查询入口 国考分数公布时间2026

笔试成绩查询入口已开通,考生可登录国家公务员局中央机关及其直属机构2026年度考试录用公务员专题网站http://bm.scs.gov.cn/pp/gkweb/core/web/ui/business/examResult/written_result.html,查询笔试成绩和合格分数线,点击“笔试成绩查询”按钮,凭借身份证及准考证进行查询。

10

2026.01.15

Java 桌面应用开发(JavaFX 实战)
Java 桌面应用开发(JavaFX 实战)

本专题系统讲解 Java 在桌面应用开发领域的实战应用,重点围绕 JavaFX 框架,涵盖界面布局、控件使用、事件处理、FXML、样式美化(CSS)、多线程与UI响应优化,以及桌面应用的打包与发布。通过完整示例项目,帮助学习者掌握 使用 Java 构建现代化、跨平台桌面应用程序的核心能力。

65

2026.01.14

php与html混编教程大全
php与html混编教程大全

本专题整合了php和html混编相关教程,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

36

2026.01.13

PHP 高性能
PHP 高性能

本专题整合了PHP高性能相关教程大全,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

75

2026.01.13

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
C# 教程
C# 教程

共94课时 | 6.8万人学习

C 教程
C 教程

共75课时 | 4万人学习

C++教程
C++教程

共115课时 | 12.3万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号