拾趣——ios::sync_with_stdio(false)詳解(提高代碼運算速度)

本篇文章核心意思：在編程時cin(cout)比scanf(printf)慢,在代碼里加上ios::sync_with_stdio(false) 這個語句後，cin(cout)速度就會變得和scanf(printf)一樣快，降低時間複雜度

PS 嫌墨跡的看到這就可以了-_-||

在競賽中，遇到大數據時，往往讀文件成了程序運行速度的瓶頸，需要更快的讀取方式。相信幾乎所有的C++學習者都在cin機器緩慢的速度上栽過跟頭，於是從此以後發誓不用cin讀數據。還有人說Pascal的read語句的速度是C/C++中scanf比不上的，C++選手只能乾着急。難道C++真的低Pascal一等嗎？答案是不言而喻的。一個進階的方法是把數據一下子讀進來，然後再轉化字符串，這種方法傳說中很不錯，但具體如何從沒試過，因此今天就索性把能想到的所有的讀數據的方式都測試了一邊，結果是驚人的。

競賽中讀數據的情況最多的莫過於讀一大堆整數了，於是我寫了一個程序，生成一千萬個隨機數到data.txt中，一共55MB。然後我寫了個程序主幹計算運行時間，代碼如下：

最簡單的方法就算寫一個循環scanf了，代碼如下：

#include <ctime>  
int main()  
{  
    int start = clock();  
    //DO SOMETHING  
    printf("%.3lf\n",double(clock()-start)/CLOCKS_PER_SEC);  
} 

最簡單的方法就算寫一個循環scanf了，代碼如下：

int numbers[MAXN];  
void scanf_read()  
{  
    freopen("data.txt","r",stdin);  
    for (int i=0;i<MAXN;i++)  
        scanf("%d",&numbers[i]);  
}  

可是效率如何呢？在我的電腦Linux平臺上測試結果爲2.01秒。接下來是cin，代碼如下

const int MAXN = 10000000;  
   
int numbers[MAXN];  
   
void cin_read()  
{ 
    freopen("data.txt","r",stdin); 
    for (int i=0;i<MAXN;i++)  
        std::cin >> numbers[i];  
}

出乎我的意料，cin僅僅用了6.38秒，比我想象的要快。cin慢是有原因的，其實默認的時候，cin與stdin總是保持同步的，也就是說這兩種方法可以混用，而不必擔心文件指針混亂，同時cout和stdout也一樣，兩者混用不會輸出順序錯亂。正因爲這個兼容性的特性，導致cin有許多額外的開銷，如何禁用這個特性呢？只需一個語句std::ios::sync_with_stdio(false);，這樣就可以取消cin於stdin的同步了。程序如下：

const int MAXN = 10000000;  
   
int numbers[MAXN];  
   
void cin_read_nosync()  
{  
    freopen("data.txt","r",stdin);  
    std::ios::sync_with_stdio(false);  
    for (int i=0;i<MAXN;i++)  
        std::cin >> numbers[i];  
}  

取消同步後效率究竟如何？經測試運行時間銳減到了2.05秒，與scanf效率相差無幾了！有了這個以後可以放心使用cin和cout了。
接下來讓我們測試一下讀入整個文件再處理的方法，首先要寫一個字符串轉化爲數組的函數，代碼如下

const int MAXS = 60*1024*1024;  
char buf[MAXS];  
   
void analyse(char *buf,int len = MAXS)  
{  
    int i;  
    numbers[i=0]=0;  
    for (char *p=buf;*p && p-buf<len;p++)  
        if (*p == ' ')  
            numbers[++i]=0;  
        else  
            numbers[i] = numbers[i] * 10 + *p - '0';  
}  

把整個文件讀入一個字符串最常用的方法是用fread，代碼如下：

const int MAXN = 10000000;  
const int MAXS = 60*1024*1024;  
   
int numbers[MAXN];  
char buf[MAXS];  
   
void fread_analyse()  
{  
    freopen("data.txt","rb",stdin);  
    int len = fread(buf,1,MAXS,stdin);  
    buf[len] = '\0';  
    analyse(buf,len);  
}  

上述代碼有着驚人的效率，經測試讀取這10000000個數只用了0.29秒，效率提高了幾乎10倍！掌握着種方法簡直無敵了，不過，我記得fread是封裝過的read，如果直接使用read，是不是更快呢？代碼如下：

const int MAXN = 10000000;  
const int MAXS = 60*1024*1024;  
   
int numbers[MAXN];  
char buf[MAXS];  
   
void read_analyse()  
{  
    int fd = open("data.txt",O_RDONLY);  
    int len = read(fd,buf,MAXS);  
    buf[len] = '\0';  
    analyse(buf,len);  
} 

END！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！