【问题记录】多线程环境下，使用 std::cout 输出内容会显示混乱

环境

• Windows 11 家庭中文版
• Microsoft Visual Studio Community 2022 (64 位) - Current 版本 17.5.3

测试代码

#include 
#include 

//创建的线程数量
#define THREAD_COUNT    4

DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lpParam)
{
    UNREFERENCED_PARAMETER(lpParam);    //未使用参数

    std::cout << "Thread " << GetCurrentThreadId() << ": succeeded" << std::endl;
    //printf("Thread %d: executed\n",GetCurrentThreadId());
    Sleep(5);   //模拟线程在任务上花费的时间

    return true;
}

int main()
{
    HANDLE m_thread[THREAD_COUNT] = {nullptr};
    DWORD m_threadID;

    //创建工作线程
    for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {
        m_thread[i] = CreateThread(NULL, 0, (LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadProc, NULL, 0, &m_threadID);

        std::cout << "Working thread：" << m_threadID << std::endl;
        //printf("Working thread %d\n", m_threadID);

        if (m_thread[i] == NULL) {
            std::cout << "CreateThread error：" << GetLastError() << std::endl;
            //printf("CreateThread error: %d\n", GetLastError());
            return i;
        }
    }

    //关闭线程
    for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {
        CloseHandle(m_thread[i]);
    }
    return 0;
}

问题产生

1. 输出内容如下所示，并且每次运行的输出效果都会不一样，这就可能是因为 std::cout 不是线程安全的，无法保持线程同步，所以导致输出内容到窗口会混乱。

解决方法

1. 将上述测试代码中的 std::cout 语句注释掉，用 printf 语句打印内容。（这时内容打印正常）
2. 对于 std::cout 线程不安全问题，目前的想法就是对 std::cout 进行线程安全的封装，并使用互斥锁进行同步操作。

   #include 
   #include 
   
   class ThreadSafeCout
   {
   public:
       template 
       ThreadSafeCout& operator<<(const T& value)
       {
           std::lock_guard lock(m_mutex);
           std::cout << value;
           return *this;
       }
   
       // 处理特殊情况：std::endl
       ThreadSafeCout& operator<<(std::ostream& (*pf)(std::ostream&))
       {
           std::lock_guard lock(m_mutex);
           std::cout << pf;
           return *this;
       }
   
   private:
       //声明为静态成员变量，可以让所有的 ThreadSafeCout 对象将共享相同的互斥锁
       static std::mutex m_mutex;
   };
   // 静态成员的初始化
   std::mutex ThreadSafeCout::m_mutex;