混合 cout 和 printf 以加快输出速度

Question

执行一些测试后，我注意到 printf 比 cout 快得多。我知道它取决于实现，但在我的 Linux 机器上 printf 速度快了 8 倍。所以我的想法是混合两种打印方法：我想使用 cout 进行简单打印，并计划使用 printf 生成大量输出（通常在循环中） 。我认为只要我在切换到其他方法之前不忘记冲洗就可以安全地这样做：

cout << "Hello" << endl;
cout.flush();

for (int i=0; i<1000000; ++i) {
    printf("World!\n");
}
fflush(stdout);

cout << "last line" << endl;
cout << flush;

这样可以吗？

更新：感谢您的所有宝贵反馈。答案摘要：如果您想避免棘手的解决方案，只需坚持使用 cout 但不要使用 endl 因为它会隐式刷新缓冲区（减慢进程）。请改用 "\n"。如果您产生大量输出，这可能会很有趣。

Answer 1

直接的答案是，是的，没关系。

许多人对如何提高速度提出了各种想法，但对于哪种方法最有效似乎存在很大分歧。我决定编写一个快速测试程序，以至少了解哪些技术做了什么。

#include <iostream>
#include <string>
#include <sstream>
#include <time.h>
#include <iomanip>
#include <algorithm>
#include <iterator>
#include <stdio.h>

char fmt[] = "%s\n";
static const int count = 3000000;
static char const *const string = "This is a string.";
static std::string s = std::string(string) + "\n";

void show_time(void (*f)(), char const *caption) { 
    clock_t start = clock();
    f();
    clock_t ticks = clock()-start;
    std::cerr << std::setw(30) << caption 
        << ": " 
        << (double)ticks/CLOCKS_PER_SEC << "\n";
}

void use_printf() {
    for (int i=0; i<count; i++)
        printf(fmt, string);
}

void use_puts() {
    for (int i=0; i<count; i++) 
        puts(string);        
}

void use_cout() { 
    for (int i=0; i<count; i++)
        std::cout << string << "\n";
}

void use_cout_unsync() { 
    std::cout.sync_with_stdio(false);
    for (int i=0; i<count; i++)
        std::cout << string << "\n";
    std::cout.sync_with_stdio(true);
}

void use_stringstream() { 
    std::stringstream temp;
    for (int i=0; i<count; i++)
        temp << string << "\n";
    std::cout << temp.str();
}

void use_endl() { 
    for (int i=0; i<count; i++)
        std::cout << string << std::endl;
}

void use_fill_n() { 
    std::fill_n(std::ostream_iterator<char const *>(std::cout, "\n"), count, string);
}

void use_write() {
    for (int i = 0; i < count; i++)
        std::cout.write(s.data(), s.size());
}

int main() { 
    show_time(use_printf, "Time using printf");
    show_time(use_puts, "Time using puts");
    show_time(use_cout, "Time using cout (synced)");
    show_time(use_cout_unsync, "Time using cout (un-synced)");
    show_time(use_stringstream, "Time using stringstream");
    show_time(use_endl, "Time using endl");
    show_time(use_fill_n, "Time using fill_n");
    show_time(use_write, "Time using write");
    return 0;
}

我用 VC++ 2013（x86 和 x64 版本）编译后在 Windows 上运行了这个。一次运行的输出（输出重定向到磁盘文件）如下所示：

          Time using printf: 0.953
            Time using puts: 0.567
   Time using cout (synced): 0.736
Time using cout (un-synced): 0.714
    Time using stringstream: 0.725
            Time using endl: 20.097
          Time using fill_n: 0.749
           Time using write: 0.499

正如预期的那样，结果有所不同，但有几点我发现很有趣：

1. printf/puts 在写入 NUL 设备时比 cout 快得多，
• 但 cout 保持不变写入真实文件时效果非常好
2. 相当多的建议优化收效甚微
   • 在我的测试中，fill_n 与其他任何东西一样快
3. 到目前为止，最大的优化是避免 endl
4. cout.write 给出最快的时间（尽管可能不是很大，

我最近编辑了代码以强制调用 printf。Anders Kaseorg 很友善地指出 - g++ > 识别特定序列 printf("%s\n", foo); 相当于 puts(foo);，并相应地生成代码（即生成代码调用 puts 而不是 printf）。将格式字符串移动到全局数组，并将其作为格式字符串传递，会产生相同的输出，但强制通过 生成它。 >printf 而不是 puts 当然，他们也可能有一天会对此进行优化，但至少现在（g++ 5.1）使用 g++ -O3 进行测试。 -S 确认它实际上正在调用 printf（其中先前的代码编译为对 puts 的调用）。

Answer 2

向流发送 std::endl 会附加一个换行符 并刷新流。随后调用 cout.flush() 是多余的。如果在计时 cout 与 printf 时这样做，那么您就不是在比较苹果与苹果。

Answer 3

默认情况下，C 和 C++ 标准输出流是同步的，因此写入其中一个会导致另一个的刷新，因此不需要显式刷新。

Answer 4

另请注意，C++ 流已同步到 C 流。
因此，它需要做额外的工作来保持同步。

另一件需要注意的事情是确保冲洗流的量相等。如果您连续刷新一个系统上的流而不是另一个系统上的流，这肯定会影响测试的速度。

在假设其中一个比另一个更快之前，您应该：

• 从 CI/O 取消同步 C++ I/O（请参阅sync_with_stdio()）。
• 确保冲水量具有可比性。

Answer 5

您可以通过增加 stdout 的缓冲区大小来进一步提高 printf 的性能：

setvbuf (stdout, NULL, _IOFBF, 32768);  // any value larger than 512 and also a
                  // a multiple of the system i/o buffer size is an improvement

对操作系统执行 I/O 的调用次数几乎总是最昂贵的组件和性能限制器。

当然，如果 cout 输出与 stdout 混合，则缓冲区刷新会达不到增加缓冲区大小的目的。

Answer 6

您可以使用 sync_with_stdio 使 C++ IO 更快。

cout.sync_with_stdio(false);

应该使用 cout 提高输出性能。

Answer 7

不必担心 printf 和 cout 之间的性能。如果您想提高性能，请将格式化输出与非格式化输出分开。

puts("Hello World\n") 比 printf("%s", "Hellow World\n") 快得多。 （主要是由于格式化开销）。一旦将格式化与纯文本分离，您可以执行以下技巧：

const char hello[] = "Hello World\n";
cout.write(hello, sizeof(hello) - sizeof('\0'));

要加速格式化输出，技巧是将所有格式化执行为字符串，然后将块输出与字符串（或缓冲区）结合使用：

const unsigned int MAX_BUFFER_SIZE = 256;
char buffer[MAX_BUFFER_SIZE];
sprintf(buffer, "%d times is a charm.\n", 5);
unsigned int text_length = strlen(buffer) - sizeof('\0');
fwrite(buffer, 1, text_length, stdout);

要进一步提高程序的性能，请减少输出数量。你输出的东西越少，你的程序就会越快。副作用是您的可执行文件大小也会缩小。

Answer 8

好吧，老实说，我想不出任何实际使用 cout 的理由。使用一个庞大的模板来做一些如此简单的事情，并且将在每个文件中出现，这是完全疯狂的。而且，它的设计就好像它的打字速度尽可能慢，并且在输入一百万次之后<<<<然后在中间输入值并得到类似 >variableName>>> 的内容意外的话我再也不想这样做了。

更不用说如果你包含 std 命名空间，世界最终会崩溃，如果你不包含，你的打字负担就会变得更加荒谬。

不过我也不太喜欢 printf 。对我来说，解决方案是创建我自己的具体类，然后调用其中所需的任何 io 内容。然后你可以以任何你想要的方式、任何你想要的实现、任何你想要的格式等来拥有非常简单的 io （通常你希望浮点数始终是一种方式，例如，不要无缘无故地格式化它们 800 种方式，所以把每次通话的格式化都是一个笑话）。

所以我输入的都是类似的东西
doout+“这比“+debugIoType+”的“+cPlusPlusMethod+”更理智。至少在我看来”；
杜特++；

但你可以拥有任何你想要的。对于大量文件，令人惊讶的是这也大大缩短了编译时间。

另外，混合 C 和 C++ 并没有什么问题，应该明智地进行，如果您使用的东西首先导致使用 C 时出现问题，那么可以肯定地说，您最不用担心的是混合 C 和 C 带来的麻烦。 C++。

Answer 9

我的 C++ 书籍（仅供参考）建议不要混合使用 C++ 和 C iomethods。我很确定 C 函数践踏了 C++ 期望/保持的状态。