如何让IOStream表现得更好？
大多数学习了C的C++用户更喜欢使用printf / scanf系列函数，即使是在用C++编码时也是如此。
虽然我承认我发现接口更好(特别是类似POSIX的格式和本地化)，但似乎一个压倒性的问题是性能。
看一下这个问题：
似乎最好的答案是使用fscanf，而且C++ ifstream的速度总是慢2-3倍。
我认为如果我们能编译一个“小贴士”的存储库来提高IOStreams的性能，什么能行，什么不行，那就太好了。
需要考虑的几点
- buffering (
rdbuf()->pubsetbuf(buffer, size)) - synchronization (
std::ios_base::sync_with_stdio) - locale处理(我们是否可以使用精简的区域设置，或者将其完全删除?)
当然，也欢迎其他方法。
注意: Dietmar Kuhl提到了一个“新的”实现，但我找不到关于它的许多细节。之前的引用似乎都是死链接。
回答 3
Stack Overflow用户
发布于 2011-03-02 21:52:02
这是我到目前为止收集到的：
缓冲
如果默认情况下缓冲区非常小，则增加缓冲区大小肯定可以提高性能：
- 它减少了硬盘命中的次数
- 它减少了系统调用
的次数
可以通过访问底层的streambuf实现来设置缓冲区。
char Buffer[N];
std::ifstream file("file.txt");
file.rdbuf()->pubsetbuf(Buffer, N);
// the pointer reader by rdbuf is guaranteed
// to be non-null after successful constructor@iavr提供的警告:根据，最好在打开文件之前调用pubsetbuf。另外，不同的标准库实现具有不同的行为。
区域设置处理：
Locale可以执行字符转换、过滤以及涉及数字或日期的更巧妙的技巧。它们经历了一个复杂的动态调度和虚拟调用系统，因此删除它们可以帮助减少惩罚。
默认的C语言环境不会执行任何转换，并且在不同的机器上是一致的。这是一个很好的默认使用方法。
Synchronization:
我看不到使用这个工具有任何性能上的提升。
可以使用sync_with_stdio静态函数访问全局设置(std::ios_base的静态成员)。
Measurements:
为了解决这个问题，我尝试了一个简单的程序，它是在SuSE10p3和-O2上使用gcc 3.4.2编译的。
C: 7.76532e+06
C++：1.0874e+07
这代表了大约20%的减速...用于默认代码。实际上，篡改缓冲区(在C或C++中)或同步参数(C++)并没有产生任何改进。
其他人的结果：
@Irfy on g++ 4.7.2-2ubuntu1，-O3，virtualized Ubuntu11.10，3.5.0-25-generic，x86_64，足够的内存/cpu，196MB的几个"find / >> largefile.txt“运行
C: 634572 C++：473222
C++ 的速度提高25%
在g++ 4.4.5，-O3，Ubuntu Linux 10.10 x86_64上的
@Matteo Italia，随机180MB文件
C: 910390
C++：776016
C++ 的速度提高17%
g++ i686-apple-darwin10-g++-4.2.1 (GCC) 4.2.1 (苹果公司版本5664)上的
@Bogatyr，mac mini，4 g内存，空闲，除了这个使用168MB数据文件的测试
C: 4.34151e+06
C++：9.14476e+06
C++ 速度降低111%
@Asu on clang++ 3.8.0-2ubuntu4，Kubuntu16.04 Linux4.8-RC3，8 8GB，i5 Haswell，关键固态硬盘，88MB数据文件(tar.xz归档)
C: 270895 C++：162799
C++ 的速度提高了66%
所以答案是:这是一个实现的质量问题，实际上取决于平台:/
对于那些对基准测试感兴趣的人，这里有完整的代码：
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
#include <cstdio>
#include <sys/time.h>
template <typename Func>
double benchmark(Func f, size_t iterations)
{
f();
timeval a, b;
gettimeofday(&a, 0);
for (; iterations --> 0;)
{
f();
}
gettimeofday(&b, 0);
return (b.tv_sec * (unsigned int)1e6 + b.tv_usec) -
(a.tv_sec * (unsigned int)1e6 + a.tv_usec);
}
struct CRead
{
CRead(char const* filename): _filename(filename) {}
void operator()() {
FILE* file = fopen(_filename, "r");
int count = 0;
while ( fscanf(file,"%s", _buffer) == 1 ) { ++count; }
fclose(file);
}
char const* _filename;
char _buffer[1024];
};
struct CppRead
{
CppRead(char const* filename): _filename(filename), _buffer() {}
enum { BufferSize = 16184 };
void operator()() {
std::ifstream file(_filename, std::ifstream::in);
// comment to remove extended buffer
file.rdbuf()->pubsetbuf(_buffer, BufferSize);
int count = 0;
std::string s;
while ( file >> s ) { ++count; }
}
char const* _filename;
char _buffer[BufferSize];
};
int main(int argc, char* argv[])
{
size_t iterations = 1;
if (argc > 1) { iterations = atoi(argv[1]); }
char const* oldLocale = setlocale(LC_ALL,"C");
if (strcmp(oldLocale, "C") != 0) {
std::cout << "Replaced old locale '" << oldLocale << "' by 'C'\n";
}
char const* filename = "largefile.txt";
CRead cread(filename);
CppRead cppread(filename);
// comment to use the default setting
bool oldSyncSetting = std::ios_base::sync_with_stdio(false);
double ctime = benchmark(cread, iterations);
double cpptime = benchmark(cppread, iterations);
// comment if oldSyncSetting's declaration is commented
std::ios_base::sync_with_stdio(oldSyncSetting);
std::cout << "C : " << ctime << "\n"
"C++: " << cpptime << "\n";
return 0;
}Stack Overflow用户
发布于 2016-02-11 21:29:05
另外两个改进：
在繁重的输入/输出之前发出std::cin.tie(nullptr);。
引用http://en.cppreference.com/w/cpp/io/cin
一旦std::cin被构造，std::cin.tie()返回&std::cout，同样，std::wcin.tie()返回&std::wcout。这意味着std::cin上的任何格式化输入操作都会在有字符等待输出时强制调用std::cout.flush()。
您可以通过解除std::cin与std::cout的绑定来避免刷新缓冲区。这与对std::cin和std::cout的多个混合调用相关。请注意，调用std::cin.tie(std::nullptr);会使程序不适合由用户交互运行，因为输出可能会延迟。
相关基准：
文件test1.cpp
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
ios_base::sync_with_stdio(false);
int i;
while(cin >> i)
cout << i << '\n';
}文件test2.cpp
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
ios_base::sync_with_stdio(false);
cin.tie(nullptr);
int i;
while(cin >> i)
cout << i << '\n';
cout.flush();
}两者都是由g++ -O2 -std=c++11编译的。编译器版本：g++ (Ubuntu 4.8.4-2ubuntu1~14.04) 4.8.4 (是的，我知道，非常旧)。
基准测试结果：
work@mg-K54C ~ $ time ./test1 < test.in > test1.in
real 0m3.140s
user 0m0.581s
sys 0m2.560s
work@mg-K54C ~ $ time ./test2 < test.in > test2.in
real 0m0.234s
user 0m0.234s
sys 0m0.000s(test.in由1179648行组成，每行只包含一个5。它有2.4MB，所以很抱歉没有在这里发布它。)
我记得解决了一个算法任务，在没有cin.tie(nullptr)的情况下，在线法官一直拒绝我的程序，而是用cin.tie(nullptr)或printf/scanf而不是cin/cout来接受它。
使用'\n'而不是std::endl。
引用http://en.cppreference.com/w/cpp/io/manip/endl：
在输出序列os中插入一个换行符，然后通过调用os.put(os.widen('\n'))和os.flush()来刷新它。
您可以通过打印'\n'而不是endl来避免刷新缓冲区。
相关基准：
文件test1.cpp
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
ios_base::sync_with_stdio(false);
for(int i = 0; i < 1179648; ++i)
cout << i << endl;
}文件test2.cpp
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
ios_base::sync_with_stdio(false);
for(int i = 0; i < 1179648; ++i)
cout << i << '\n';
}两者都按照上面的方式编译。
基准测试结果：
work@mg-K54C ~ $ time ./test1 > test1.in
real 0m2.946s
user 0m0.404s
sys 0m2.543s
work@mg-K54C ~ $ time ./test2 > test2.in
real 0m0.156s
user 0m0.135s
sys 0m0.020sStack Overflow用户
发布于 2011-03-02 19:29:53
有趣的是，您说C程序员在编写C++时更喜欢printf，因为我看到很多代码都是C语言，而不是使用cout和iostream来编写输出。
用户通常可以通过直接使用filebuf获得更好的性能(Scott Meyer在Effective中提到了这一点)，但是关于直接使用filebuf的文档相对较少，而且大多数开发人员更喜欢std::getline，因为它在大多数情况下更简单。
关于locale，如果您创建facet，那么通过使用所有facet创建一次locale，保存它，并将其注入到您使用的每个流中，通常会获得更好的性能。
我最近确实在这里看到了另一个关于这个的话题，所以这几乎是一个复制品。
https://stackoverflow.com/questions/5166263
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