cout は C でスレッドセーフですか?

cout の同期された性質を明らかにする

マルチスレッド プログラミングでは、共有リソースのスレッド安全性が最も重要です。一般にストリームは非同期であると想定されていますが、C で一般的に使用される出力ストリームである cout は特別な処理を受け、スレッドセーフな動作を示しますか?

標準の詳細

C 03 標準では、cout のスレッド安全性に関する明示的な保証は提供されていません。これは、スレッドセーフではないとみなされる必要があることを意味します。さらに、cout で採用されているバッファリング メカニズムにより、潜在的な問題が発生します。書き込み操作が同期されている場合でも、共有バッファ自体は依然として破損しやすい状態です。

たとえば、複数のスレッドが cout を使用してメッセージを出力しようとするシナリオを考えてみましょう。予期される動作は、完全な行がインターリーブなしで印刷されることです。ただし、同期が欠如しているため、異なるスレッドの文字が混在し、出力が文字化けする可能性があります。

C 11 の約束を受け入れる

登場によりC 11 では、cout のスレッドセーフ性がある程度明確になります。 FDIS のセクション 27.4.1 [iostream.objects.overview] では、同期された標準 iostream オブジェクトの入出力関数への同時アクセスは「データ競合を引き起こしてはならない」と述べています。これにより、基礎となるストリームがスレッドの競合によって破損しないことが保証されます。

重要な考慮事項

cout はデータ破損から保護されることが保証されていることに注意することが重要です。 C 11 では、インターリーブ出力を避けるために手動で同期する必要があります。これは、複数のスレッドから cout への同時アクセスを防止するロックやその他の手法を使用することで実現できます。

プラットフォームの依存性と実装の詳細

cout のスレッドの実装-安全性はプラットフォームやコンパイラによって異なる場合があります。たとえば、Gcc は cout に同期を提供し、基礎となるストリームへのスレッドセーフなアクセスを保証すると報告されています。ただし、ターゲット プラットフォームの動作を確認するには、ターゲット プラットフォームの特定のドキュメントを参照することを常にお勧めします。

結論として、cout は C 03 では本質的に同期されませんが、C 11 では限定的なスレッド セーフ保証が得られます。手動同期はこれは、インターリーブ出力を回避し、マルチスレッド アプリケーションで印刷メッセージの一貫性を確保するために依然として必要です。

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