stdio通常比iostream更快,因默认同步机制和cin/cout绑定导致后者开销大;通过关闭同步(std::ios::sync_with_stdio(false))和解除绑定(std::cin.tie(nullptr)),可使iostream性能接近stdio。

在c++中,stdio通常比iostream更快,尤其是在处理大量输入输出操作时。但这并非绝对,实际性能受使用方式和优化措施的显著影响。
默认情况下stdio性能占优
在未进行任何优化的情况下,基于c语言的stdio库(如scanf、printf)普遍比C++的iostream(cin、cout)执行速度快得多。
- 速度差异明显:基准测试显示,在处理1e7次I/O操作时,未经优化的cin/cout可能比scanf/printf慢5到6倍。
- 文件体积更小:使用stdio生成的可执行文件通常比使用iostream的小,因为iostream引入了更复杂的类体系和运行时状态管理。
性能差距的根源
iostream较慢的主要原因在于其设计特性带来的额外开销:
- 同步机制:C++标准库为了保证与C风格I/O的兼容性,默认将cin/cout与stdin/stdout保持同步。这意味着每次通过cin读取数据前,都会强制刷新cout的缓冲区,产生大量不必要的系统调用。
- 流对象绑定:cin默认“绑定”到cout上(
cin.tie(&cout)),这加剧了上述的刷新行为。 - 面向对象开销:iostream是基于类和运算符重载的面向对象设计,编译器需要维护格式标志、错误状态等复杂信息,而stdio的函数式设计更直接高效。
如何让iostream快起来
通过简单的代码优化,可以大幅缩小甚至消除两者间的性能差距:
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- 关闭同步:在程序启动时调用
std::ios::sync_with_stdio(false);,可以禁用iostream与stdio的同步,这是提升速度最关键的一步。 - 解除绑定:使用
std::cin.tie(nullptr);来解除cin和cout之间的绑定,避免每次输入都刷新输出缓冲区。
经过这两项优化后,cin/cout的性能可以接近甚至达到scanf/printf的水平。
基本上就这些。选择哪个库,关键看你的需求:追求极致性能且I/O密集,优化后的iostream或原生stdio是首选;若更看重类型安全和代码可维护性,iostream的优势则非常突出。