C++ istream和ostream具有共享的streambuf，对于双工I/O是线程安全的？

我已经为缓冲的网络套接字I/O派生了一个自定义streambuf，它覆盖了下溢、溢出和同步，这样下溢和其他两个的集合是线程安全的（我有单独的输入和输出内部缓冲区）。这很好，但我想将其用于全双工I/O，其中一个线程可以输入，而另一个线程可以输出，因此我想对接收线程使用istream，对发送线程使用ostream，同时共享网络流BUF，因为它抽象了所有套接字内容。我的问题是，如果输入和输出缓冲区是分开的，那么istream上的输入操作对streambuf成员的影响程度与ostream上的输出操作对streambuf成员的影响程度如何

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更好的做法是能够做到这一点，而不是必须将套接字内容从我的streambuf抽象中分离出来，这样就可以使用单独的streambuf在istream和ostream之间共享套接字——然后我还需要两个版本的streambuf——一个具有单个内部缓冲区（仅用于istream或ostream），还有一个像我现在一样有两个内部缓冲区，用于iostream。。。很糟糕，因为这是额外的类和代码复制。

输入和输出序列基本上是独立的。下面有一个很好的图表：

输入和输出序列之间唯一共享的是

locale

对象，该对象包含用于执行文本编码转换的

codevt

方面

理论上，中途更改文本编码是线程不安全的，但实际上库根本不支持该操作

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你应该可以走了。

没有为

std:：streambuf

（或

std:：basic_streambuf

）提供比一般情况下更多的保证。也就是说，您可以让多个线程在任何时候读取对象的状态，但是如果有一个线程修改对象的状态，那么就不会有其他线程访问对象。读取和写入字符都会修改流缓冲区的状态，即从形式上看，如果没有外部同步，就不能使用它们

在内部，这两个缓冲区是完全分开的，彼此没有任何关系。流缓冲区上的操作以一种相当结构化的方式修改它们，我无法想象任何实现都会在两组指针之间有显式的交互。也就是说，在实际应用中，我认为阅读和写作之间不需要任何同步。但是，我以前没有意识到这两组缓冲区指针实际上可能共享相同的缓存线，这至少会导致性能问题。我不认为这会导致任何正确性问题

两个流缓冲区之间可能共享的唯一资源是

std:：locale

对象，但是该对象是无状态的。另外，

std:：streambuf

不会使用此对象本身：它是您的流缓冲区，可能会使用某些方面（例如

std:：codecvt

方面）。当通过调用虚拟函数

imbue（）

更改区域设置时，如果流缓冲区使用该区域设置，您将能够拦截此更改并执行所需的任何同步

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总之，该标准不能保证使用同一个流缓冲区使用并发线程进行读写。实际上，DS9k可能是唯一一个出现故障的系统，由于缓冲区指针位于共享缓存线中，两个线程可能最终有效地同步。

对于全双工，您需要两个缓冲区。如果对这两种接口都使用streambuf接口，以便将m连接到常用的ostream和istream接口，则整个画面如下所示：

这两个缓冲区显然是完全独立和对称的，因此我们可以忽略一侧，只关注单个缓冲区

此外，可以安全地假设只有两个线程：读取线程和写入线程。如果涉及更多线程，那么两个线程将同时读取或写入；这将导致不良的种族状况，因此毫无意义。我们可以假设用户将有某种机制，确保一次只有一个线程写入streambuf，同样，一次只有一个线程读取streambuf

在最一般的情况下，实际缓冲区存在多个连续内存块。每个put-and-get区域都完全位于一个这样的块中。只要它们在不同的内存块中，那么它们也是不相关的

每个get/put区域都有三个指针：一个指针指向区域的开始（eback/pbase），一个指针指向区域结束后的一个字节（egptr/epptr），一个指针指向区域中的当前位置（gptr/pptr）。从

std:：streambuf

派生的类可以通过同名受保护的访问器（

eback（）

，

pbase（）

，

egptr（）

，

epptr（）

，

gptr（）

和

pptr（）

）直接访问这些指针注意，这里我们指的是一个streambuf的

eback（）、egptr（）和gptr（）

，另一个streambuf的

pbase（）、epptr（）和pptr（）

（见上图）

std:：streambuf

具有访问或更改这六个指针的公共函数。它们是：

表，th，td{
边框：1px纯黑；
边界塌陷：塌陷；
}
th，td{
填充物：5px；
}

std:：streambuf的公共成员函数
方法更改和/或访问
pubsetbuf（）
调用派生最多的类的
setbuf（）
pubseek