C++ 输入输出性能对比测试

朴素方式

这种方法也是最朴素（应该是 C++ 最初就学习的吧）的一种输入与输出

cin >> a >> b;
cout << a << b;

借助 C 语言优势

这在信息学竞赛中就比较常见了，作为 C 语言的输入输出，自然要比未解锁同步流的 cin 更快一些。

scanf("%d%d", &a, &b);
printf("%d%d", a, b);

使用 C++ 自身优势

C++ 中的默认的输入输出怎么能比 C 语言还慢呢？这不，取消与 C 的输入输出同步流之后速度就上来了。

ios::sync_with_stdio(false); // 取消同步
cin.tie(nullptr); // 取消 cin 与 cout 的绑定
cout.tie(nullptr);

cin >> a >> b;
cout << a << b;

但需注意解锁同步流之后就不能与 C 的输入输出混用了。

快读 / 快写

竞赛中常见的快读快写（卡常）方法。

template <typename T>
void read(T &x) {
  x = 0;
  T inv = 1;
  auto ch = getchar();
  while (!isdigit(ch)) {
    if (ch == '-') {
      inv = -1;
    }
    ch = getchar();
  }
  while (isdigit(ch)) {
    x = x * 10 + ch - '0';
    ch = getchar();
  }
  x *= inv;
}

template <typename T>
void write(T x) {
  if (x < 0) {
    putchar('-');
    x = -x;
  }

  if (x > 9) {
    write(x / 10);
  }

  putchar(x % 10 + '0');
}

性能对比

测试用的随机生成代码如下：

#include <climits>
#include <ctime>
#include <iostream>
#include <random>

using namespace std;

constexpr int MAX_N = (int)1e7;

int main() {
  mt19937 rng((int64_t)time(nullptr));
  uniform_int_distribution<long long> dist(INT64_MIN, INT64_MAX);

  for (int i = 1; i <= MAX_N; ++i) {
    cout << dist(rng) << '\n';
  }

  return 0;
}

先随机生成 $10^{7}$ 个long long类型的数据进行测试。

文件大小：$213796511$ 字节

编译选项：

g++ -std=c++11 -O2 -march=native

测试平台信息如下：

	1 号测试机	2 号测试机	3 号测试机
CPU	i5-8400	NVIDIA Tegra X1 (ARM Cortex-A57)	i5-7500
硬盘	Intel 760p	SanDisk Extreme Pro 64GB	Intel Optane 16G
GCC 版本	10.2.0 (Rev10, MSYS2)	7.5.0 (Ubuntu 18.04)	gcc version 9.2.0 (tdm64-1)

1 号测试机

	读入 (s)	输出 (s)
朴素方式	$15.028$	$39.006$
C 语言	$6.429$	$3.137$
C++ 解锁	$2.336$	$39.293$
快读 / 快写	$2.803$	$2.852$

2 号测试机

	读入 (s)	输出 (s)
朴素方式	$11.035$	$75.731$
C 语言	$4.168$	$4.855$
C++ 解锁	$3.753$	$68.040$
快读 / 快写	$1.254$	$2.219$

3 号测试机

	读入 (s)	输出 (s)
朴素方式	$29.19$	$64.45$
C 语言	$11.21$	$7.36$
C++ 解锁	$4.048$	$7.31$
快读 / 快写	$5.766$	$7.004$