c++ - 如何让 IOStream 表现得更好？

大多数学习 C 的 C++ 用户更喜欢使用 printf/scanf 系列函数，即使他们使用 C++ 编码。

虽然我承认我发现界面更好(尤其是类似 POSIX 的格式和本地化)，但似乎压倒性的关注是性能。

看看这个问题:



似乎最好的答案是使用 fscanf 并且 C++ ifstream 始终慢 2-3 倍。

我认为如果我们可以编译一个“技巧”存储库来提高 IOStreams 的性能，什么有效，什么无效，那就太好了。

需要考虑的要点

缓冲 ( rdbuf()->pubsetbuf(buffer, size) )

同步(std::ios_base::sync_with_stdio)

语言环境处理(我们可以使用精简的语言环境，还是完全删除它？)

当然，也欢迎其他方法。

注意:提到了 Dietmar Kuhl 的"new"实现，但我无法找到有关它的许多细节。以前的引用文献似乎是死链接。

最佳答案

以下是我到目前为止收集的内容:

缓冲 :

如果默认情况下缓冲区很小，增加缓冲区大小肯定可以提高性能:

它减少了硬盘命中数

它减少了系统调用的数量

可以通过访问底层 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 cppreference，最好在打开文件之前调用 pubsetbuf。否则，各种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聪明的技巧。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 语言环境意味着不执行任何转换以及跨机器统一。这是一个很好的默认使用。

同步:

使用此工具我看不到任何性能改进。

可以使用 std::ios_base 静态函数访问全局设置(sync_with_stdio 的静态成员)。

测量值:

玩这个，我玩弄了一个简单的程序，在 SUSE 10p3 上使用 gcc 3.4.2 和 -O2 编译。



对于默认代码，这代表了大约 20% ... 的减速。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:



C++ 快 25%



C++ 快 17%



C++ 慢 111%



C++ 66% 快

所以答案是:这是一个实现质量问题，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;
}

关于c++ - 如何让 IOStream 表现得更好？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题：https://stackoverflow.com/questions/5166263/