C++ C++；输入性能

我正试图解决面试街上的一个问题。一段时间后，我确定我实际上花了大部分时间阅读输入。这个特殊的问题有很多输入，所以这有一定的意义。不合理的是，为什么不同的输入方法具有如此不同的性能：

最初我有：

std::string command;
std::cin >> command;

更换后速度明显加快：

char command[5];
cin.ignore();
cin.read(command, 5);

使用scanf重写所有内容使其速度更快

char command;
scanf("get_%c", &command);

总而言之，我把读取输入的时间缩短了大约1/3

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我想知道这些不同的方法在性能上有如此大的差异。此外，我想知道为什么使用gprof没有突出显示我在I/O上花费的时间，而似乎将责任归咎于我的算法。

这些例程有很大的变化，因为控制台输入速度几乎不重要

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在它使用的地方（unixshell），代码是用C编写的，直接从stdin设备读取，而且效率很高

尽管有被否决的风险，I/O流通常比C流慢且体积大。这并不是避免使用它们的原因，尽管在许多方面，它们更安全（曾经遇到scanf或printf错误？不是很令人愉快）并且更通用（例如：重载插入运算符，允许您输出用户定义的类型）。但我还要说，这并不是在性能非常关键的代码中教条地使用它们的理由

不过，我确实觉得结果有点令人惊讶。在你列出的三种情况中，我认为这是最快的：

char command[5];
cin.ignore();
cin.read(command, 5);

原因：不需要内存分配，直接读取字符缓冲区。下面的C示例也是如此，但是调用scanf重复读取单个字符也不是最理想的，即使是在概念级别，因为scanf必须解析每次传入的格式字符串。我对您的I/O代码的细节很感兴趣，因为当scanf调用读取单个字符的速度最快时，似乎有发生错误的合理可能性。我只是想问一下，没有冒犯的意思，但是代码是否真的经过编译并与网络上的优化相关联

现在，关于你的第一个例子：

std::string command;
std::cin >> command;

我们可以预期这会比最优的慢一点，因为您使用的是可变大小的容器（std:：string），它必须涉及一些堆分配才能读取所需的缓冲区。当涉及到堆栈与堆的问题时，堆栈总是明显更快，因此，如果您能够预测特定情况下所需的最大缓冲区大小，那么堆栈上的简单字符缓冲区将比std:：string更适合输入（即使您使用reserve）。这同样适用于堆栈上的数组，而不是std:：vector，但这些容器最好用于无法预先预测大小的情况。在std:：string可以更快的情况下，人们可能会反复调用strlen，而存储和维护大小变量会更好

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至于gprof的细节，它应该强调这些问题。您是否在查看完整的调用图，而不是平面配置文件？在这种情况下，平面轮廓自然会产生误导。我必须知道一些关于如何使用gprof给出更好答案的更多细节。

gprof仅在CPU时间内采样，而不是在阻塞时间内采样。 因此，一个程序可能会花一个小时做I/O，一微秒做计算，然后

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由于某些原因，这一点并不广为人知。

默认情况下，标准iostreams配置为与C stdio库一起工作-实际上，这意味着使用

cin

和

cout

进行交互输入和输出以外的操作往往速度较慢

要使用

cin

和

cout

获得良好的性能，需要禁用与stdio的同步。对于高性能输入，您甚至可能想要解开流

有关更多详细信息，请参阅以下stackoverflow问题

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<> P> < /P>我觉得特别有趣的是我如何读C++的一本书（是C++圣经）吗？理论上的IoFoIP如何比STDIO函数快，因为它使用虚拟函数而不是像%s%s%d那样解析文本，但是实际上它的速度慢了10X-20X。我把这一点列在那里，理论上认为Java实际上比C快，因为虚拟机可以动态地分析代码。@satuon:我个人觉得iostream很可怕。各种级别的间接指令和非直观界面令人难以置信。IoSt流的问题是它的保存，可以追溯到C++的早期，其中模板和异常仍在研究中。所以你有一些半生不熟的解决方案，因为“向后兼容”的原因而被冻结。唉。所以基本上，iostream的实现很差，因为没有人将其用于高性能IO？@WinstonEwert-它被认为是为了设计的灵活性和优雅。虽然在实践中，它可能不会被任何人选择，因为没有人使用它！gprof对于识别CPU受限进程中的瓶颈很好（但不是很好）。识别I/O绑定进程中的瓶颈是不好的（真的，真的不好！）。@David：《gprof》的作者谈到了这一点，但当然，谁读过这些东西？每个人都认为它是一个查找瓶颈的工具，但他们没有这样的主张。

stdio

例程在其历史记录中有大量的优化，以及辅助性能优化调用，如

setvbuf（）

。即使从概念上看

scanf（）

似乎很复杂，也要看看任何实现：该字符串解析代码非常快。@wallyk:true，但即使是最快的字符串解析，在他的示例中也是按字符进行的！这是一个相当令人惊讶的是，char buf[n]；cin.read（buf，n）；会慢得多（事实上令人惊讶的是它不会快，但iostreams是一个非常大的容量）