]> git.ipfire.org Git - thirdparty/gcc.git/commitdiff
libstdc++: Implement P3107R5 optimizations for std::print [PR121790]
authorJonathan Wakely <jwakely@redhat.com>
Wed, 21 Feb 2024 16:11:53 +0000 (16:11 +0000)
committerTomasz Kamiński <tkaminsk@redhat.com>
Fri, 10 Oct 2025 07:00:22 +0000 (09:00 +0200)
The names of the vprint functions follow the convention from P3235R3.

This takes advantage of the additional permission proposed by P3107R5 so
that std::print can write directly to a FILE stream, rather than
formatting to an intermediate std::string temporary and then writing
that to the stream. The change is to write to a new _File_sink type
instead of a _Str_sink that populates a std::string. There are three
implementations of _File_sink.

For non-Glibc targets that support POSIX flockfile and putc_unlocked,
the stream will be locked and then formatted characters will be buffered
on the stack (instead of allocating a std::string) and copied to the
stream when the buffer fills up.

For Glibc, _File_sink will lock the stream but then if the file is
line-buffered or fully buffered, characters will be written directly
into the file's output buffer. This avoids two levels of buffering and
copying the characters from one to the other. For an unbuffered stream
(like stderr) the _File_sink buffer will still be used, to avoid the
overhead of lots of small writes to the stream.  Because this version of
_File_sink accesses the stream's buffer directly it relies on
glibc-specific implementation details that are exposed in public
headers.

A fallback definition of _File_sink just wraps a _Str_sink so is
equivalent to the original code, and is used when flockfile isn't
available.

Both forms of std::println (taking a FILE* and a std::ostream) can be
implemented more efficiently by appending a newline to the format
string, to avoid formatting twice.

PR libstdc++/121790

libstdc++-v3/ChangeLog:

* acinclude.m4 (GLIBCXX_CHECK_STDIO_LOCKING): New macro to check
for std::print dependencies.
* config.h.in: Regenerate.
* configure: Regenerate.
* configure.ac: Use GLIBCXX_CHECK_STDIO_LOCKING.
* include/bits/formatfwd.h (enable_nonlocking_formatter_optimization):
Define new variable template.
* include/bits/version.def (print): Bump value.
* include/bits/version.h: Regenerate.
* include/std/format (enable_nonlocking_formatter_optimization):
Define specializations for variable template.
* include/std/ostream (print) [!_WIN32]: Do not use
vprint_unicode at all.
(println): Append newline to format string instead of formatting
twice.
* include/std/print (_File_sink): New class.
(vprint_nonunicode_locking): New function.
(vprint_unicode_locking): New function reusing previous code
from vprint_unicode.
(vprintf_unicode): Defer to vprint_nonunicode for Windows or to
vprint_unicode_locking otherwise.
(print): [!_WIN32]: Do no use vprint_unicode at all.
Check enable_nonlocking_formatter_optimization and defer to
either vprint_nonunicode_locking or vprint_nonunicode.
(println): Use vprint_unicode or format directly to a _File_sink
instead of formatting twice.
* testsuite/27_io/print/1.cc: Updated and added new tests.
* testsuite/std/format/formatter/nonlocking.cc: New tests.

Reviewed-by: Jonathan Wakely <jwakely@redhat.com>
Reviewed-by: Tomasz Kamiński <tkaminsk@redhat.com>
Co-authored-by: Tomasz Kamiński <tkaminsk@redhat.com>
12 files changed:
libstdc++-v3/acinclude.m4
libstdc++-v3/config.h.in
libstdc++-v3/configure
libstdc++-v3/configure.ac
libstdc++-v3/include/bits/formatfwd.h
libstdc++-v3/include/bits/version.def
libstdc++-v3/include/bits/version.h
libstdc++-v3/include/std/format
libstdc++-v3/include/std/ostream
libstdc++-v3/include/std/print
libstdc++-v3/testsuite/27_io/print/1.cc
libstdc++-v3/testsuite/std/format/formatter/nonlocking.cc [new file with mode: 0644]

index eb2d26286561c76885dc5e8b2e920390860dd2f6..d040e8d30bee192858e32ec29dddb26251e37787 100644 (file)
@@ -5804,6 +5804,89 @@ AC_DEFUN([GLIBCXX_CHECK_DEBUGGING], [
   AC_LANG_RESTORE
 ])
 
+dnl
+dnl Check whether the dependencies for optimized std::print are available.
+dnl
+dnl Defines:
+dnl   _GLIBCXX_USE_STDIO_LOCKING if flockfile, putc_unlocked etc. are present.
+dnl   _GLIBCXX_USE_GLIBC_STDIO_EXT if FILE::_IO_write_ptr etc. are also present.
+dnl
+AC_DEFUN([GLIBCXX_CHECK_STDIO_LOCKING], [
+AC_LANG_SAVE
+  AC_LANG_CPLUSPLUS
+
+  AC_MSG_CHECKING([whether flockfile and putc_unlocked are defined in <stdio.h>])
+  AC_TRY_COMPILE([
+  #include <stdio.h>
+  ],[
+    FILE* f = ::fopen("", "");
+    ::flockfile(f);
+    ::putc_unlocked(' ', f);
+    ::funlockfile(f);
+    ::fclose(f);
+  ], [ac_stdio_locking=yes], [ac_stdio_locking=no])
+  AC_MSG_RESULT($ac_stdio_locking)
+
+  if test "$ac_stdio_locking" = yes; then
+    AC_DEFINE_UNQUOTED(_GLIBCXX_USE_STDIO_LOCKING, 1,
+      [Define if flockfile and putc_unlocked should be used for std::print.])
+
+    # This is not defined in POSIX, but is present in glibc, musl, and Solaris.
+    AC_MSG_CHECKING([whether fwrite_unlocked is defined in <stdio.h>])
+    AC_TRY_COMPILE([
+    #include <stdio.h>
+    ],[
+      FILE* f = ::fopen("", "");
+      ::flockfile(f);
+      ::fwrite_unlocked("", 1, 1, f);
+      ::funlockfile(f);
+      ::fclose(f);
+    ], [ac_fwrite_unlocked=yes], [ac_fwrite_unlocked=no])
+    AC_MSG_RESULT($ac_fwrite_unlocked)
+    if test "$ac_fwrite_unlocked" = yes; then
+      AC_DEFINE(HAVE_FWRITE_UNLOCKED, 1,
+       [Define if fwrite_unlocked can be used for std::print.])
+
+      # Check for Glibc-specific FILE members and <stdio_ext.h> extensions.
+      case "${target_os}" in
+       gnu* | linux* | kfreebsd*-gnu | knetbsd*-gnu)
+         AC_MSG_CHECKING([for FILE::_IO_write_ptr and <stdio_ext.h>])
+         AC_TRY_COMPILE([
+         #include <stdio.h>
+         #include <stdio_ext.h>
+         extern "C" {
+          using f1_type = int (*)(FILE*) noexcept;
+          using f2_type = size_t (*)(FILE*) noexcept;
+         }
+         ],[
+         f1_type twritable = &::__fwritable;
+         f1_type tblk = &::__flbf; 
+         f2_type pbufsize = &::__fbufsize;
+         FILE* f = ::fopen("", "");
+         int i = ::__overflow(f, EOF);
+         bool writeable = ::__fwritable(f);
+         bool line_buffered = ::__flbf(f);
+         size_t bufsz = ::__fbufsize(f);
+         char*& pptr = f->_IO_write_ptr;
+         char*& epptr = f->_IO_buf_end;
+         ::fflush_unlocked(f);
+         ::fclose(f);
+         ], [ac_glibc_stdio=yes], [ac_glibc_stdio=no])
+         AC_MSG_RESULT($ac_glibc_stdio)
+         if test "$ac_glibc_stdio" = yes; then
+           AC_DEFINE_UNQUOTED(_GLIBCXX_USE_GLIBC_STDIO_EXT, 1,
+             [Define if Glibc FILE internals should be used for std::print.])
+         fi
+         ;;
+       *)
+         ;;
+      esac
+    fi
+  fi
+
+  AC_LANG_RESTORE
+])
+
 
 # Macros from the top-level gcc directory.
 m4_include([../config/gc++filt.m4])
index 818117aa6cce25bb0e6ad377986697b259950703..4cfb9ba26be49e5cca8b7778fdc3ce41c3b80c47 100644 (file)
 /* Define to 1 if you have the `frexpl' function. */
 #undef HAVE_FREXPL
 
+/* Define if fwrite_unlocked can be used for std::print. */
+#undef HAVE_FWRITE_UNLOCKED
+
 /* Define if getentropy is available in <unistd.h>. */
 #undef HAVE_GETENTROPY
 
 /* Define if get_nprocs is available in <sys/sysinfo.h>. */
 #undef _GLIBCXX_USE_GET_NPROCS
 
+/* Define if Glibc FILE internals should be used for std::print. */
+#undef _GLIBCXX_USE_GLIBC_STDIO_EXT
+
 /* Define if init_priority should be used for iostream initialization. */
 #undef _GLIBCXX_USE_INIT_PRIORITY_ATTRIBUTE
 
 /* Define if sendfile is available in <sys/sendfile.h>. */
 #undef _GLIBCXX_USE_SENDFILE
 
+/* Define if flockfile and putc_unlocked should be used for std::print. */
+#undef _GLIBCXX_USE_STDIO_LOCKING
+
 /* Define to restrict std::__basic_file<> to stdio APIs. */
 #undef _GLIBCXX_USE_STDIO_PURE
 
index 713038b390bf24e0434edeb0d8bf587b9cbf09cd..86ec969aaf156da41a229af7f3d8ff5d9e6215f7 100755 (executable)
@@ -54949,6 +54949,154 @@ ac_compiler_gnu=$ac_cv_c_compiler_gnu
 
 
 
+# For std::print
+
+
+  ac_ext=cpp
+ac_cpp='$CXXCPP $CPPFLAGS'
+ac_compile='$CXX -c $CXXFLAGS $CPPFLAGS conftest.$ac_ext >&5'
+ac_link='$CXX -o conftest$ac_exeext $CXXFLAGS $CPPFLAGS $LDFLAGS conftest.$ac_ext $LIBS >&5'
+ac_compiler_gnu=$ac_cv_cxx_compiler_gnu
+
+
+  { $as_echo "$as_me:${as_lineno-$LINENO}: checking whether flockfile and putc_unlocked are defined in <stdio.h>" >&5
+$as_echo_n "checking whether flockfile and putc_unlocked are defined in <stdio.h>... " >&6; }
+  cat confdefs.h - <<_ACEOF >conftest.$ac_ext
+/* end confdefs.h.  */
+
+  #include <stdio.h>
+
+int
+main ()
+{
+
+    FILE* f = ::fopen("", "");
+    ::flockfile(f);
+    ::putc_unlocked(' ', f);
+    ::funlockfile(f);
+    ::fclose(f);
+
+  ;
+  return 0;
+}
+_ACEOF
+if ac_fn_cxx_try_compile "$LINENO"; then :
+  ac_stdio_locking=yes
+else
+  ac_stdio_locking=no
+fi
+rm -f core conftest.err conftest.$ac_objext conftest.$ac_ext
+  { $as_echo "$as_me:${as_lineno-$LINENO}: result: $ac_stdio_locking" >&5
+$as_echo "$ac_stdio_locking" >&6; }
+
+  if test "$ac_stdio_locking" = yes; then
+
+cat >>confdefs.h <<_ACEOF
+#define _GLIBCXX_USE_STDIO_LOCKING 1
+_ACEOF
+
+
+    # This is not defined in POSIX, but is present in glibc, musl, and Solaris.
+    { $as_echo "$as_me:${as_lineno-$LINENO}: checking whether fwrite_unlocked is defined in <stdio.h>" >&5
+$as_echo_n "checking whether fwrite_unlocked is defined in <stdio.h>... " >&6; }
+    cat confdefs.h - <<_ACEOF >conftest.$ac_ext
+/* end confdefs.h.  */
+
+    #include <stdio.h>
+
+int
+main ()
+{
+
+      FILE* f = ::fopen("", "");
+      ::flockfile(f);
+      ::fwrite_unlocked("", 1, 1, f);
+      ::funlockfile(f);
+      ::fclose(f);
+
+  ;
+  return 0;
+}
+_ACEOF
+if ac_fn_cxx_try_compile "$LINENO"; then :
+  ac_fwrite_unlocked=yes
+else
+  ac_fwrite_unlocked=no
+fi
+rm -f core conftest.err conftest.$ac_objext conftest.$ac_ext
+    { $as_echo "$as_me:${as_lineno-$LINENO}: result: $ac_fwrite_unlocked" >&5
+$as_echo "$ac_fwrite_unlocked" >&6; }
+    if test "$ac_fwrite_unlocked" = yes; then
+
+$as_echo "#define HAVE_FWRITE_UNLOCKED 1" >>confdefs.h
+
+
+      # Check for Glibc-specific FILE members and <stdio_ext.h> extensions.
+      case "${target_os}" in
+       gnu* | linux* | kfreebsd*-gnu | knetbsd*-gnu)
+         { $as_echo "$as_me:${as_lineno-$LINENO}: checking for FILE::_IO_write_ptr and <stdio_ext.h>" >&5
+$as_echo_n "checking for FILE::_IO_write_ptr and <stdio_ext.h>... " >&6; }
+         cat confdefs.h - <<_ACEOF >conftest.$ac_ext
+/* end confdefs.h.  */
+
+         #include <stdio.h>
+         #include <stdio_ext.h>
+         extern "C" {
+          using f1_type = int (*)(FILE*) noexcept;
+          using f2_type = size_t (*)(FILE*) noexcept;
+         }
+
+int
+main ()
+{
+
+         f1_type twritable = &::__fwritable;
+         f1_type tblk = &::__flbf;
+         f2_type pbufsize = &::__fbufsize;
+         FILE* f = ::fopen("", "");
+         int i = ::__overflow(f, EOF);
+         bool writeable = ::__fwritable(f);
+         bool line_buffered = ::__flbf(f);
+         size_t bufsz = ::__fbufsize(f);
+         char*& pptr = f->_IO_write_ptr;
+         char*& epptr = f->_IO_buf_end;
+         ::fflush_unlocked(f);
+         ::fclose(f);
+
+  ;
+  return 0;
+}
+_ACEOF
+if ac_fn_cxx_try_compile "$LINENO"; then :
+  ac_glibc_stdio=yes
+else
+  ac_glibc_stdio=no
+fi
+rm -f core conftest.err conftest.$ac_objext conftest.$ac_ext
+         { $as_echo "$as_me:${as_lineno-$LINENO}: result: $ac_glibc_stdio" >&5
+$as_echo "$ac_glibc_stdio" >&6; }
+         if test "$ac_glibc_stdio" = yes; then
+
+cat >>confdefs.h <<_ACEOF
+#define _GLIBCXX_USE_GLIBC_STDIO_EXT 1
+_ACEOF
+
+         fi
+         ;;
+       *)
+         ;;
+      esac
+    fi
+  fi
+
+  ac_ext=c
+ac_cpp='$CPP $CPPFLAGS'
+ac_compile='$CC -c $CFLAGS $CPPFLAGS conftest.$ac_ext >&5'
+ac_link='$CC -o conftest$ac_exeext $CFLAGS $CPPFLAGS $LDFLAGS conftest.$ac_ext $LIBS >&5'
+ac_compiler_gnu=$ac_cv_c_compiler_gnu
+
+
+
 # Define documentation rules conditionally.
 
 # See if makeinfo has been installed and is modern enough
index 0bf219174fe71671f72639fcec6c2cb611f2d664..47813eb95ca624ccc4c335579f3c17cb90066dba 100644 (file)
@@ -590,6 +590,9 @@ GLIBCXX_CHECK_TEXT_ENCODING
 # For std::is_debugger_present
 GLIBCXX_CHECK_DEBUGGING
 
+# For std::print
+GLIBCXX_CHECK_STDIO_LOCKING
+
 # Define documentation rules conditionally.
 
 # See if makeinfo has been installed and is modern enough
index 314b55d50bcdb41ea08c5efbcde69a2bd0e36b29..883b772752a790019e53c473c9a3ef49ffa5d2f3 100644 (file)
@@ -190,6 +190,11 @@ namespace __format
     }();
 #endif // format_ranges
 
+#if __glibcxx_print >= 202403L
+  template<typename>
+    constexpr bool enable_nonlocking_formatter_optimization = false;
+#endif
+
 _GLIBCXX_END_NAMESPACE_VERSION
 } // namespace std
 #endif // __glibcxx_format
index 7c91a18c6861a4ee6671845cff97de38aa8f7dc1..1c0f43e465b50a0763535b428039f91bf631df98 100644 (file)
@@ -1865,7 +1865,7 @@ ftms = {
 ftms = {
   name = print;
   values = {
-    v = 202211;
+    v = 202403;
     cxxmin = 23;
     hosted = yes;
   };
index 7ba78774041a3172687a3feb59a55cbb0ccd8487..7b97accc47e12ba798c8155e7953dd3c58210e8d 100644 (file)
 
 #if !defined(__cpp_lib_print)
 # if (__cplusplus >= 202100L) && _GLIBCXX_HOSTED
-#  define __glibcxx_print 202211L
+#  define __glibcxx_print 202403L
 #  if defined(__glibcxx_want_all) || defined(__glibcxx_want_print)
-#   define __cpp_lib_print 202211L
+#   define __cpp_lib_print 202403L
 #  endif
 # endif
 #endif /* !defined(__cpp_lib_print) */
index 842972eed4caa5001f4425d7af1a289c35cc7fc8..1d01bc39e9c38686502f01dc38608ae2f9d45383 100644 (file)
@@ -2599,6 +2599,11 @@ namespace __format
       __format::__formatter_int<_CharT> _M_f;
     };
 
+#if __glibcxx_print >= 202403L
+  template<__format::__char _CharT>
+    constexpr bool enable_nonlocking_formatter_optimization<_CharT> = true;
+#endif
+
 #ifdef _GLIBCXX_USE_WCHAR_T
   /// Format a char value for wide character output.
   template<>
@@ -2660,6 +2665,11 @@ namespace __format
       __format::__formatter_str<_CharT> _M_f;
     };
 
+#if __glibcxx_print >= 202403L
+  template<__format::__char _CharT>
+    constexpr bool enable_nonlocking_formatter_optimization<_CharT*> = true;
+#endif
+
   template<__format::__char _CharT>
     struct formatter<const _CharT*, _CharT>
     {
@@ -2685,6 +2695,12 @@ namespace __format
       __format::__formatter_str<_CharT> _M_f;
     };
 
+#if __glibcxx_print >= 202403L
+  template<__format::__char _CharT>
+    constexpr bool
+    enable_nonlocking_formatter_optimization<const _CharT*> = true;
+#endif
+
   template<__format::__char _CharT, size_t _Nm>
     struct formatter<_CharT[_Nm], _CharT>
     {
@@ -2709,6 +2725,11 @@ namespace __format
       __format::__formatter_str<_CharT> _M_f;
     };
 
+#if __glibcxx_print >= 202403L
+  template<__format::__char _CharT, size_t _Nm>
+    constexpr bool enable_nonlocking_formatter_optimization<_CharT[_Nm]> = true;
+#endif
+
   template<typename _Traits, typename _Alloc>
     struct formatter<basic_string<char, _Traits, _Alloc>, char>
     {
@@ -2733,6 +2754,13 @@ namespace __format
       __format::__formatter_str<char> _M_f;
     };
 
+#if __glibcxx_print >= 202403L
+  template<typename _Tr, typename _Alloc>
+    constexpr bool
+    enable_nonlocking_formatter_optimization<basic_string<char, _Tr, _Alloc>>
+      = true;
+#endif
+
 #ifdef _GLIBCXX_USE_WCHAR_T
   template<typename _Traits, typename _Alloc>
     struct formatter<basic_string<wchar_t, _Traits, _Alloc>, wchar_t>
@@ -2757,6 +2785,14 @@ namespace __format
     private:
       __format::__formatter_str<wchar_t> _M_f;
     };
+
+#if __glibcxx_print >= 202403L
+  template<typename _Tr, typename _Alloc>
+    constexpr bool
+    enable_nonlocking_formatter_optimization<basic_string<wchar_t, _Tr, _Alloc>>
+      = true;
+#endif
+
 #endif // USE_WCHAR_T
 
   template<typename _Traits>
@@ -2783,6 +2819,13 @@ namespace __format
       __format::__formatter_str<char> _M_f;
     };
 
+#if __glibcxx_print >= 202403L
+  template<typename _Tr>
+    constexpr bool
+    enable_nonlocking_formatter_optimization<basic_string_view<char, _Tr>>
+      = true;
+#endif
+
 #ifdef _GLIBCXX_USE_WCHAR_T
   template<typename _Traits>
     struct formatter<basic_string_view<wchar_t, _Traits>, wchar_t>
@@ -2807,6 +2850,13 @@ namespace __format
     private:
       __format::__formatter_str<wchar_t> _M_f;
     };
+
+#if __glibcxx_print >= 202403L
+  template<typename _Tr>
+    constexpr bool
+    enable_nonlocking_formatter_optimization<basic_string_view<wchar_t, _Tr>>
+      = true;
+#endif
 #endif // USE_WCHAR_T
   /// @}
 
@@ -2831,12 +2881,14 @@ namespace __format
 #endif
   template<> inline constexpr bool __is_formattable_integer<char16_t> = false;
   template<> inline constexpr bool __is_formattable_integer<char32_t> = false;
+
+  template<typename _Tp>
+    concept __formattable_integer = __is_formattable_integer<_Tp>;
 }
 /// @endcond
 
   /// Format an integer.
-  template<typename _Tp, __format::__char _CharT>
-    requires __format::__is_formattable_integer<_Tp>
+  template<__format::__formattable_integer _Tp, __format::__char _CharT>
     struct formatter<_Tp, _CharT>
     {
       formatter() = default;
@@ -2857,6 +2909,12 @@ namespace __format
       __format::__formatter_int<_CharT> _M_f;
     };
 
+#if __glibcxx_print >= 202403L
+  template<__format::__formattable_integer _Tp>
+    constexpr bool
+    enable_nonlocking_formatter_optimization<_Tp> = true;
+#endif
+
 #if defined __glibcxx_to_chars
   /// Format a floating-point value.
   template<__format::__formattable_float _Tp, __format::__char _CharT>
@@ -2878,6 +2936,12 @@ namespace __format
       __format::__formatter_fp<_CharT> _M_f;
     };
 
+#if __glibcxx_print >= 202403L
+  template<__format::__formattable_float _Tp>
+    constexpr bool
+    enable_nonlocking_formatter_optimization<_Tp> = true;
+#endif
+
 #if __LDBL_MANT_DIG__ == __DBL_MANT_DIG__
   // Reuse __formatter_fp<C>::format<double, Out> for long double.
   template<__format::__char _CharT>
@@ -3056,6 +3120,12 @@ namespace __format
       __format::__formatter_ptr<_CharT> _M_f;
     };
 
+#if __glibcxx_print >= 202403L
+  template<>
+    inline constexpr bool
+    enable_nonlocking_formatter_optimization<const void*> = true;
+#endif
+
   template<__format::__char _CharT>
     struct formatter<void*, _CharT>
     {
@@ -3075,6 +3145,12 @@ namespace __format
       __format::__formatter_ptr<_CharT> _M_f;
     };
 
+#if __glibcxx_print >= 202403l
+  template<>
+    inline constexpr bool
+    enable_nonlocking_formatter_optimization<void*> = true;
+#endif
+
   template<__format::__char _CharT>
     struct formatter<nullptr_t, _CharT>
     {
@@ -3095,6 +3171,12 @@ namespace __format
     };
   /// @}
 
+#if __glibcxx_print >= 202403L
+  template<>
+    inline constexpr bool
+    enable_nonlocking_formatter_optimization<nullptr_t> = true;
+#endif
+
 #if defined _GLIBCXX_USE_WCHAR_T && __glibcxx_format_ranges
   // _GLIBCXX_RESOLVE_LIB_DEFECTS
   // 3944. Formatters converting sequences of char to sequences of wchar_t
index 3a0a0d35df1d69f620bfbe0e1d94a790904193f2..33872969fe068c730e0341db9023068144e3a75a 100644 (file)
@@ -259,9 +259,11 @@ _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_VERSION
     print(ostream& __os, format_string<_Args...> __fmt, _Args&&... __args)
     {
       auto __fmtargs = std::make_format_args(__args...);
+#if defined(_WIN32) && !defined(__CYGWIN__)
       if constexpr (__unicode::__literal_encoding_is_utf8())
        std::vprint_unicode(__os, __fmt.get(), __fmtargs);
       else
+#endif
        std::vprint_nonunicode(__os, __fmt.get(), __fmtargs);
     }
 
@@ -269,10 +271,17 @@ _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_VERSION
     inline void
     println(ostream& __os, format_string<_Args...> __fmt, _Args&&... __args)
     {
-      // _GLIBCXX_RESOLVE_LIB_DEFECTS
-      // 4088. println ignores the locale imbued in std::ostream
-      std::print(__os, "{}\n", std::format(__os.getloc(), __fmt,
-                                          std::forward<_Args>(__args)...));
+      auto __fmtargs = std::make_format_args(__args...);
+      std::string __fmtn;
+      __fmtn.reserve(__fmt.get().size() + 1);
+      __fmtn = __fmt.get();
+      __fmtn += '\n';
+#if defined(_WIN32) && !defined(__CYGWIN__)
+      if constexpr (__unicode::__literal_encoding_is_utf8())
+       std::vprint_unicode(__os, __fmtn, __fmtargs);
+      else
+#endif
+       std::vprint_nonunicode(__os, __fmtn, __fmtargs);
     }
 
   // Defined for C++26, supported as an extension to C++23.
index 92dbe118fc310416fcd85459f2f6b184ae18c309..6ffd9a4b1b3fec9750f66dff9fdc87f4e0d81c59 100644 (file)
@@ -53,8 +53,213 @@ namespace std _GLIBCXX_VISIBILITY(default)
 {
 _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_VERSION
 
+namespace __format
+{
+#if _GLIBCXX_USE_STDIO_LOCKING && _GLIBCXX_USE_GLIBC_STDIO_EXT
+  // These are defined in <stdio_ext.h> but we don't want to include that.
+  extern "C" int __fwritable(FILE*) noexcept;
+  extern "C" int __flbf(FILE*) noexcept;
+  extern "C" size_t __fbufsize(FILE*) noexcept;
+
+  // A format sink that writes directly to a Glibc FILE.
+  // The file is locked on construction and its buffer is accessed directly.
+  class _File_sink final : _Buf_sink<char>
+  {
+    struct _File
+    {
+      explicit
+      _File(FILE* __f) : _M_file(__f)
+      {
+       ::flockfile(__f);
+       // Ensure stream is in write mode
+        if (!__fwritable(__f))
+         {
+           ::funlockfile(__f);
+           __throw_system_error(EACCES);
+         }
+       // Allocate buffer if needed:
+        if (_M_write_buf().empty())
+         if (::__overflow(__f, EOF) == EOF)
+           {
+             const int __err = errno;
+             ::funlockfile(__f);
+             __throw_system_error(__err);
+           }
+      }
+
+      ~_File() { ::funlockfile(_M_file); }
+
+      _File(_File&&) = delete;
+
+      // A span viewing the unused portion of the stream's output buffer.
+      std::span<char>
+      _M_write_buf() noexcept
+      {
+       return {_M_file->_IO_write_ptr,
+               size_t(_M_file->_IO_buf_end - _M_file->_IO_write_ptr)};
+      }
+
+      // Flush the output buffer to the file so we can write to it again.
+      void
+      _M_flush()
+      {
+       if (::fflush_unlocked(_M_file))
+         __throw_system_error(errno);
+      }
+
+      // Update the current position in the output buffer.
+      void
+      _M_bump(size_t __n) noexcept
+      { _M_file->_IO_write_ptr += __n; }
+
+      bool
+      _M_line_buffered() const noexcept
+      { return __flbf(_M_file); } // Or: _M_file->_flags & 0x200
+
+      bool
+      _M_unbuffered() const noexcept
+      { return __fbufsize(_M_file) == 1; } // Or: _M_file->_flags & 0x2
+
+      FILE* _M_file;
+    } _M_file;
+
+    bool _M_add_newline; // True for std::println, false for std::print.
+
+    // Flush the stream's put area so it can be refilled.
+    void
+    _M_overflow() override
+    {
+      auto __s = this->_M_used();
+      if (__s.data() == this->_M_buf)
+       {
+         // Characters in internal buffer need to be transferred to the FILE.
+         auto __n = ::fwrite_unlocked(__s.data(), 1, __s.size(),
+                                      _M_file._M_file);
+         if (__n != __s.size())
+           __throw_system_error(errno);
+         this->_M_reset(this->_M_buf);
+       }
+      else
+       {
+         // Characters were written directly to the FILE's output buffer.
+         _M_file._M_bump(__s.size());
+         _M_file._M_flush();
+         this->_M_reset(_M_file._M_write_buf());
+       }
+    }
+
+  public:
+    _File_sink(FILE* __f, bool __add_newline)
+    : _M_file(__f), _M_add_newline(__add_newline)
+    {
+      if (!_M_file._M_unbuffered())
+       // Write directly to the FILE's output buffer.
+       this->_M_reset(_M_file._M_write_buf());
+    }
+
+    ~_File_sink() noexcept(false)
+    {
+      auto __s = this->_M_used();
+      if (__s.data() == this->_M_buf) // Unbuffered stream
+       {
+         _File_sink::_M_overflow();
+         if (_M_add_newline)
+           ::putc_unlocked('\n', _M_file._M_file);
+       }
+      else
+       {
+         _M_file._M_bump(__s.size());
+         if (_M_add_newline)
+           ::putc_unlocked('\n', _M_file._M_file);
+         else if (_M_file._M_line_buffered() && __s.size()
+                    && (__s.back() == '\n'
+                          || __builtin_memchr(__s.data(), '\n', __s.size())))
+           _M_file._M_flush();
+       }
+    }
+
+    using _Sink<char>::out;
+  };
+#elif _GLIBCXX_USE_STDIO_LOCKING
+  // A format sink that buffers output and then copies it to a stdio FILE.
+  // The file is locked on construction and written to using fwrite_unlocked.
+  class _File_sink final : _Buf_sink<char>
+  {
+    FILE* _M_file;
+    bool _M_add_newline;
+
+    // Transfer buffer contents to the FILE, so buffer can be refilled.
+    void
+    _M_overflow() override
+    {
+      auto __s = this->_M_used();
+#if _GLIBCXX_HAVE_FWRITE_UNLOCKED
+      auto __n = ::fwrite_unlocked(__s.data(), 1, __s.size(), _M_file);
+      if (__n != __s.size())
+       __throw_system_error(errno);
+#else
+      for (char __c : __s)
+       ::putc_unlocked(__c, _M_file);
+      if (::ferror(_M_file))
+       __throw_system_error(errno);
+#endif
+      this->_M_reset(this->_M_buf);
+    }
+
+  public:
+    _File_sink(FILE* __f, bool __add_newline) noexcept
+    : _Buf_sink<char>(), _M_file(__f), _M_add_newline(__add_newline)
+    { ::flockfile(__f); }
+
+    ~_File_sink() noexcept(false)
+    {
+      _File_sink::_M_overflow();
+      if (_M_add_newline)
+       ::putc_unlocked('\n', _M_file);
+      ::funlockfile(_M_file);
+    }
+
+    using _Sink<char>::out;
+  };
+#else
+  // A wrapper around a format sink that copies the output to a stdio FILE.
+  // This is not actually a _Sink itself, but it creates one to hold the
+  // formatted characters and then copies them to the file when finished.
+  class _File_sink final
+  {
+    FILE* _M_file;
+    _Str_sink<char> _M_sink;
+    bool _M_add_newline;
+
+  public:
+    _File_sink(FILE* __f, bool __add_newline) noexcept
+    : _M_file(__f), _M_add_newline(__add_newline)
+    { }
+
+    ~_File_sink() noexcept(false)
+    {
+      string __s = std::move(_M_sink).get();
+      if (_M_add_newline)
+       __s += '\n';
+      auto __n = std::fwrite(__s.data(), 1, __s.size(), _M_file);
+      if (__n < __s.size())
+       __throw_system_error(EIO);
+    }
+
+    auto out() { return _M_sink.out(); }
+  };
+#endif
+} // namespace __format
+
   inline void
   vprint_nonunicode(FILE* __stream, string_view __fmt, format_args __args)
+  {
+    std::vformat_to(__format::_File_sink(__stream, false).out(), __fmt, __args);
+  }
+
+  inline void
+  vprint_nonunicode_buffered(FILE* __stream, string_view __fmt,
+                            format_args __args)
   {
     __format::_Str_sink<char> __buf;
     std::vformat_to(__buf.out(), __fmt, __args);
@@ -80,7 +285,6 @@ _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_VERSION
     // If stream refers to a terminal, write a native Unicode string to it.
     if (auto __term = __open_terminal(__stream))
       {
-       string __out = std::vformat(__fmt, __args);
        error_code __e;
        if (!std::fflush(__stream))
          {
@@ -95,21 +299,44 @@ _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_VERSION
        _GLIBCXX_THROW_OR_ABORT(system_error(__e, "std::vprint_unicode"));
       }
 
-    // Otherwise just write the string to the file as vprint_nonunicode does.
+    // Otherwise just write the string to the file.
     if (std::fwrite(__out.data(), 1, __out.size(), __stream) != __out.size())
       __throw_system_error(EIO);
 #endif
   }
 
+  inline void
+  vprint_unicode_buffered(FILE* __stream, string_view __fmt, format_args __args)
+  {
+#if !defined(_WIN32) || defined(__CYGWIN__)
+    // For most targets we don't need to do anything special to write
+    // Unicode to a terminal. Just use the nonunicode function.
+    std::vprint_nonunicode_buffered(__stream, __fmt, __args);
+#else
+    // For Windows the locking function formats everything first anyway,
+    // so no formatting happens while a lock is taken. Just use that.
+    std::vprint_unicode(__stream, __fmt, __args);
+#endif
+  }
+
   template<typename... _Args>
     inline void
     print(FILE* __stream, format_string<_Args...> __fmt, _Args&&... __args)
     {
+      constexpr bool __locksafe =
+       (enable_nonlocking_formatter_optimization<remove_cvref_t<_Args>> && ...);
+
       auto __fmtargs = std::make_format_args(__args...);
+#if defined(_WIN32) && !defined(__CYGWIN__)
       if constexpr (__unicode::__literal_encoding_is_utf8())
-       std::vprint_unicode(__stream, __fmt.get(), __fmtargs);
+       std::vprint_unicode_buffered(__stream, __fmt.get(), __fmtargs);
       else
+#endif
+
+      if constexpr (__locksafe)
        std::vprint_nonunicode(__stream, __fmt.get(), __fmtargs);
+      else
+       std::vprint_nonunicode_buffered(__stream, __fmt.get(), __fmtargs);
     }
 
   template<typename... _Args>
@@ -121,8 +348,45 @@ _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_VERSION
     inline void
     println(FILE* __stream, format_string<_Args...> __fmt, _Args&&... __args)
     {
-      std::print(__stream, "{}\n",
-                std::format(__fmt, std::forward<_Args>(__args)...));
+      constexpr bool __locksafe =
+       (enable_nonlocking_formatter_optimization<remove_cvref_t<_Args>> && ...);
+
+      // The standard wants us to call
+      // print(stream, runtime_format(string(fmt.get()) + '\n'), args...)
+      // here, but we can avoid that string concatenation in most cases,
+      // and we know what that would call, so we can call that directly.
+
+      auto __fmtargs = std::make_format_args(__args...);
+#if defined(_WIN32) && !defined(__CYGWIN__)
+      if constexpr (__unicode::__literal_encoding_is_utf8())
+       {
+         // We can't avoid the string concatenation here, but we can call
+         // vprint_unicode_buffered directly, since that's what print would do.
+         string __fmtn;
+         __fmtn.reserve(__fmt.get().size() + 1);
+         __fmtn = __fmt.get();
+         __fmtn += '\n';
+         std::vprint_unicode_buffered(__stream, __fmtn, __fmtargs);
+       }
+      else
+#endif
+
+      // For non-Windows and for non-Unicode on Windows, we know that print
+      // would call vprint_nonunicode or vprint_nonunicode_buffered with a
+      // newline appended to the format-string. Use a _File_sink that adds
+      // the newline automatically and write to it directly.
+      if constexpr (__locksafe)
+       std::vformat_to(__format::_File_sink(__stream, true).out(),
+                       __fmt.get(), __fmtargs);
+      else
+       {
+         // Format to a string buffer first, then write the result to a
+         // _File_sink that adds a newline.
+         __format::_Str_sink<char> __buf;
+         std::vformat_to(__buf.out(), __fmt.get(), __fmtargs);
+         string_view __s(__buf.view());
+         __format::_File_sink(__stream, true).out() = __s;
+       }
     }
 
   template<typename... _Args>
@@ -131,19 +395,19 @@ _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_VERSION
     { std::println(stdout, __fmt, std::forward<_Args>(__args)...); }
 
   inline void
-  vprint_unicode(string_view __fmt, format_args __args)
-  { std::vprint_unicode(stdout, __fmt, __args); }
+  vprint_unicode_buffered(string_view __fmt, format_args __args)
+  { std::vprint_unicode_buffered(stdout, __fmt, __args); }
 
   inline void
-  vprint_nonunicode(string_view __fmt, format_args __args)
-  { std::vprint_nonunicode(stdout, __fmt, __args); }
+  vprint_nonunicode_buffered(string_view __fmt, format_args __args)
+  { std::vprint_nonunicode_buffered(stdout, __fmt, __args); }
 
   // Defined for C++26, supported as an extension to C++23.
   inline void println(FILE* __stream)
   {
 #if defined(_WIN32) && !defined(__CYGWIN__)
     if constexpr (__unicode::__literal_encoding_is_utf8())
-      std::vprint_unicode(__stream, "\n", std::make_format_args());
+      std::vprint_unicode_buffered(__stream, "\n", std::make_format_args());
     else
 #endif
       if (std::putc('\n', __stream) == EOF)
index 2a74e5002f449bcc09fbc203bd3ba98386bfb50e..58f1eb163dfa5333921eb121921738ba95766d76 100644 (file)
@@ -68,15 +68,22 @@ test_print_raw()
 void
 test_vprint_nonunicode()
 {
-  std::vprint_nonunicode("{0} in \xc0 {0} out\n",
+  std::vprint_nonunicode_buffered("{0} in \xc0 {0} out\n",
       std::make_format_args("garbage"));
-  // { dg-output "garbage in . garbage out" }
+  // { dg-output "garbage in . garbage out\r?\n" }
+  std::vprint_nonunicode_buffered(stdout, "{0} in \xc3 {0} out\n",
+      std::make_format_args("junk"));
+  // { dg-output "junk in . junk out\r?\n" }
+  std::vprint_nonunicode(stdout, "{0} in \xc2 {0} out\n",
+      std::make_format_args("trash"));
+  // { dg-output "trash in . trash out\r?\n" }
+
 }
 
+#ifdef __cpp_exceptions
 void
 test_errors()
 {
-#ifdef __cpp_exceptions
   try
   {
     std::print(stdin, "{}", "nope");
@@ -85,9 +92,47 @@ test_errors()
   catch (const std::system_error&)
   {
   }
-#endif
 }
 
+struct ThrowOnFormat
+{};
+
+template<typename CharT>
+struct std::formatter<ThrowOnFormat, CharT>
+{
+  constexpr typename std::basic_format_parse_context<CharT>::iterator
+  parse(const std::basic_format_parse_context<CharT>& pc) const
+  { return pc.begin(); }
+
+  template<typename Out>
+  typename std::basic_format_context<Out, CharT>::iterator
+  format(ThrowOnFormat, const std::basic_format_context<Out, CharT>&) const
+  { throw ThrowOnFormat{}; }
+};
+
+void
+test_buffered()
+{
+  __gnu_test::scoped_file f;
+  FILE* strm = std::fopen(f.path.string().c_str(), "w");
+  VERIFY( strm );
+  try
+  {
+    std::string s = "Test";
+    ThrowOnFormat tf;
+    std::vprint_unicode_buffered(strm, "{} {} {} {}", std::make_format_args(s, s, s, tf));
+    VERIFY(false);
+  }
+  catch (ThrowOnFormat)
+  { }
+  std::fclose(strm);
+
+  std::ifstream in(f.path);
+  std::string txt(std::istreambuf_iterator<char>(in), {});
+  VERIFY( txt.empty() );
+}
+#endif
+
 int main()
 {
   test_print_default();
@@ -96,5 +141,8 @@ int main()
   test_println_file();
   test_print_raw();
   test_vprint_nonunicode();
+#ifdef __cpp_exceptions
   test_errors();
+  test_buffered();
+#endif
 }
diff --git a/libstdc++-v3/testsuite/std/format/formatter/nonlocking.cc b/libstdc++-v3/testsuite/std/format/formatter/nonlocking.cc
new file mode 100644 (file)
index 0000000..a726e9d
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,59 @@
+// { dg-do compile { target c++23 } }
+
+#include <format>
+#include <string>
+
+template<typename CharT>
+struct MyTraits : std::char_traits<CharT>
+{};
+
+template<typename CharT>
+struct MyAlloc : std::allocator<CharT>
+{
+  using std::allocator<CharT>::allocator;
+};
+
+template<typename CharT>
+void testCharacters()
+{
+  static_assert(std::enable_nonlocking_formatter_optimization<
+                 CharT>);
+  static_assert(std::enable_nonlocking_formatter_optimization<
+                 CharT*>);
+  static_assert(std::enable_nonlocking_formatter_optimization<
+                 const CharT*>);
+  static_assert(std::enable_nonlocking_formatter_optimization<
+                 CharT[5]>);
+
+  static_assert(std::enable_nonlocking_formatter_optimization<
+                 std::basic_string<CharT>>);
+  static_assert(std::enable_nonlocking_formatter_optimization<
+                 std::basic_string<CharT, MyTraits<CharT>>>);
+  static_assert(std::enable_nonlocking_formatter_optimization<
+                 std::basic_string<CharT, MyTraits<CharT>, MyAlloc<CharT>>>);
+
+  static_assert(std::enable_nonlocking_formatter_optimization<
+                 std::basic_string_view<CharT>>);
+  static_assert(std::enable_nonlocking_formatter_optimization<
+                 std::basic_string_view<CharT, MyTraits<CharT>>>);
+}
+
+void testAll()
+{
+  static_assert(std::enable_nonlocking_formatter_optimization<
+                 int>);
+  static_assert(std::enable_nonlocking_formatter_optimization<
+                 float>);
+  static_assert(std::enable_nonlocking_formatter_optimization<
+                 void*>);
+  static_assert(std::enable_nonlocking_formatter_optimization<
+                 const void*>);
+  static_assert(std::enable_nonlocking_formatter_optimization<
+                 std::nullptr_t>);
+   
+  testCharacters<char>();
+#ifdef _GLIBCXX_USE_WCHAR_T
+  testCharacters<wchar_t>();
+#endif // USE_WCHAR_T
+}
+