前言
    经常有人说iostream的速度慢,IO流比stdio的慢多了。但是有人测试过的,iostream的速度是超过stdio的。

测试结果

/* C */
#include <stdio.h>

int main()
{
    FILE* stream;
    size_t num;
    size_t sum = 0;
    size_t i = 0;

stream = fopen("random.data", "r");
    while(fscanf(stream, "%u", &num) != EOF)
    {
        sum += num;
    }
    fclose(stream);

printf("%u\n", sum);
    return 0;
}

/* C++ */
#include <iostream>
#include <fstream>

using namespace std;

int main()
{
    ifstream stream("random.data");
    size_t num;
    size_t sum = 0;

while(stream >> num)
    {
        sum += num;
    }
    cout << sum << endl;
    return 0;
}

random.data中为100000个0-32767的随机数

C版本平均用时0.64s,C++平均用时0.58s

于是又把这陈芝麻烂谷子事拿出来研究。单步VC10/11(用后者是因为新版加入了chrono方便计时),cout输出一段字符串的调用顺序如下:

 

operator<< => sputn => xsputn => overflow => _Fputc => fputc
cout封装了fputc一个字符一个字符的输出,而Win下默认不给stdout开buffer,于是造成cout输出字符串极度缓慢,杯具出现了
想起线程安全性问题。cout虽然线程安全(原文:http://msdn.microsoft.com/en-us/library/c9ceah3b.aspx),但是输出的字符是混在一起的,我猜想也是cout封装fputc而在fputc里加锁的原因。

看printf()的源码:
    va_start(arglist, format);

_lock_str2(1, stdout);
    __try {
// int _stbuf(stream) - set temp buffer on stdout, stdprn, stderr
        buffing = _stbuf(stdout);

retval = _output_l(stdout,format,NULL,arglist);

// void _ftbuf(flag, stream) - take temp buffering off a stream
        _ftbuf(buffing, stdout);

}
    __finally {
        _unlock_str2(1, stdout);
    }
首先将stdout整体加锁,然后给stdout开了一个临时buffer,输出后再刷新,显然要比cout快得多。

测试用了fstream,文件指针在win下是默认开buffer的,于是给cout手动开buffer,前后测试结果如下:

未开buffer:

 

开了buffer:

 

可以看到未开buffer时cout的用时比printf慢数十倍,开buffer后的用时与printf已经十分接近(cout绑定stdout,给cout开buffer就等于给printf开buffer),造成的差异应该是每个字符分别加锁的缘故。另外printf用%s输出比直接输出快,大概是因为直接输出的话解析格式字符串时每个字符都要判断format[n]=='%'

这是g++ MinGW-w64的测试结果:
未开buffer:

 

开了buffer:

 

stdlibc++使用了不同的封装方式,未开buffer时两者速度已经较为接近,开buffer后已经超过用printf直接输出。

关于g++和VC的速度比较,除了原生64位以外,CRT也有差距,毕竟VC是微软自己的东西
注:mingw的cout.rdbuf()->pubsetbuf似乎有问题,改用setvbuf

附虚拟机下Fedora 16(g++ 4.6.2)测试结果(linux默认给stdout开buffer)

 

TIP:
   关于cout输出慢,可能是buffer刷新的问题 把endl换成'\n'就会快上许多了。

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