FILE对象线程安全

根据apue讲述: 
    标准的IO例程可能从它们各自的内部数据结构的角度出发,是以线程安全的方式实现的!但在线程中,如果标准
    IO例程都获取它们各自的锁,那么在做一次一个字符的IO时就会出现严重的性能下降!在这种情况下,需要对每
    一个字符的读写操作进行读取锁和释放锁的动作!而如果使用flockfile和ftrylockfile函数获得给定FILE
    对象关联的锁,并在flockfile(或ftrylockfile)和funlockfile的调用包围中调用不加锁版本的基于字
    符的标准IO例程,这可以避免这种开销!(FILE的锁是递归的!占有这把锁的时候,还是可以再次获取该锁)

相关函数:
    #include <stdio.h>

       void flockfile(FILE *filehandle);
       int ftrylockfile(FILE *filehandle);
       void funlockfile(FILE *filehandle);

    int getc_unlocked(FILE *stream);
       int getchar_unlocked(void);
       int putc_unlocked(int c, FILE *stream);
       int putchar_unlocked(int c);
### C++ `ofstream` 线程安全性 在C++标准库中,单个 `std::ofstream` 对象不是线程安全的。这意味着多个线程同时访问同一个 `ofstream` 对象可能会导致未定义行为[^1]。 为了确保 `ofstream` 在多线程环境下的安全性,可以采用以下几种策略: #### 使用互斥锁保护共享资源 通过引入 `std::mutex` 来控制对文件对象的操作顺序,从而防止并发冲突。每次执行涉及文件写入的动作之前先获取锁,在完成相应操作后再释放该锁。这样能够有效地避免不同线程之间的干扰[^3]。 ```cpp #include <fstream> #include <iostream> #include <thread> #include <vector> #include <mutex> class SafeFileWriter { private: std::ofstream file; mutable std::mutex mutex; public: explicit SafeFileWriter(const char* filename):file(filename){ if (!file.is_open()) throw "Failed to open file"; } void writeLine(const std::string& line)const{ std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex); file << line << '\n'; } }; ``` 上述代码展示了如何创建一个简单的封装类 `SafeFileWriter`,它利用了成员变量 `mutable std::mutex mutex;` 来同步各个线程对于同一份文件实例的访问请求。每当调用 `writeLine()` 方法时都会自动加锁并解锁,保证了即使有其他线程也在尝试向相同位置追加内容也不会发生覆盖或交错现象[^4]。 #### 创建独立的流对象 另一种方式是在每个线程内各自维护一份独立于他人的 `ofstream` 实例,即让每一个工作单元都拥有自己对应的输出通道。这种方法虽然简单易行但也存在局限性——当处理大量临时性的短生命周期任务时会频繁打开关闭文件句柄造成性能开销;而且难以管理众多分散的小型日志记录器之间的一致性和协调性问题。 因此推荐的做法还是基于全局唯一的文件描述符配合细粒度锁定机制来进行高效而可靠的跨进程通信与协作。
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