std::cout单条输出语句是否线程安全？C++标准能否保证字符不交错

当多个线程各自调用std::cout << 123;时，是否能保证每个线程输出的'1'、'2'、'3'不会和其他线程的输出交错（比如不会出现“112233”这类结果）？

答案是：C++标准并不保证这三个字符的输出不会交错。

具体原因如下：

• std::cout是全局的std::ostream对象，C++标准仅规定单个字符的写入操作是原子的，但连续的多字符输出操作并非强制原子。
• std::cout << 123;本质会触发三次独立的字符写入（分别输出'1'、'2'、'3'），这三个操作之间没有标准层面的同步约束。多线程环境下，操作系统的线程调度可能在这三个字符输出的间隙切换线程，导致其他线程的输出插入进来，形成交错结果。

如果要确保这三个字符作为整体输出不被打断，需要手动添加同步机制，比如用全局互斥锁配合std::lock_guard：

#include <mutex>
#include <iostream>

std::mutex cout_mutex;

void print_123() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(cout_mutex);
    std::cout << 123;
}

这样每个线程执行print_123()时，会先锁定互斥锁，确保整个std::cout << 123;操作完成后才释放锁，彻底避免输出交错。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Wei Li