cout是否同步/线程安全？

cout 本身在 C++ 标准库中是不保证线程安全的。这意味着当多个线程试图同时使用 cout 进行输出时，其行为可能是未定义的，可能导致数据竞争和输出混乱。

具体来说，std::cout 是 std::ostream 的一个实例，用于标准输出。在单线程程序中，使用 std::cout 是安全的。但在多线程环境中，如果多个线程尝试不加锁地同时访问 std::cout，可能会导致输出交错在一起，或者更糟糕的情况是崩溃或数据损坏。

示例

考虑以下示例，其中两个线程同时输出到标准输出：

cpp
#include <iostream>
#include <thread>

void print(int num) {
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        std::cout << "Output from thread " << num << ": " << i << '\n';
    }
}

int main() {
    std::thread t1(print, 1);
    std::thread t2(print, 2);

    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

在这个例子中，线程 t1 和 t2 同时运行并输出到 std::cout。因为 std::cout 没有加锁保护，输出可能会相互混杂，从而难以阅读或分析。

解决方案

为了解决这个问题，可以使用互斥锁 (std::mutex) 来同步对 std::cout 的访问：

cpp
#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>

std::mutex cout_mutex;

void print(int num) {
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(cout_mutex);
        std::cout << "Output from thread " << num << ": " << i << '\n';
    }
}

int main() {
    std::thread t1(print, 1);
    std::thread t2(print, 2);

    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

在这个改进版本中，我们使用了 std::lock_guard，它在每次输出时自动锁定和解锁 cout_mutex。这保证了同一时间内只有一个线程可以执行输出操作，从而避免了输出混乱的问题。

总结来说，虽然 std::cout 在多线程环境下不是线程安全的，但我们可以通过使用互斥锁来手动实现同步，从而保持输出的一致性和正确性。