{sync_with_stdio}cin 与 scanf

本文通过实验对比了C++中cin与scanf的读取速度,发现关闭sync_with_stdio后cin在大量字符输入时更快,而在整数输入时略慢于scanf。

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转自http://acmer.diandian.com/post/2012-04-10/18636014


我一直以为cin比scanf慢好多...所以比赛从来用scanf直到前两天cf有人说"It’s common knowledge that in order to use cin for big inputs you have to use: ios_base::sync_with_stdio(0); "实测结果如下:

[100000000个int输入]

scanf用时:
real    0m31.640suser    0m30.945ssys     0m0.590s
cin   ios_base::sync_with_stdio(1) 用时:real    2m21.258suser    2m20.704ssys     0m0.537s

cin ios_base::sync_with_stdio(0) 用时:real    0m35.687suser    0m35.101ssys     0m0.477s

[100000000个char输入]

scanf用时:real    0m8.905suser    0m8.836ssys     0m0.067scin   ios_base::sync_with_stdio(1) 用时:real    0m16.096suser    0m16.012ssys     0m0.080s
cin ios_base::sync_with_stdio(0) 用时:real    0m5.508suser    0m5.460ssys     0m0.047s

测试结果显示,ios_base::sync_with_stdio(0)后,输入int时scanf比cin快一点,但是输入char时scanf比cin慢不止一点。这个估计和parser/scanner的写法有关。当然ios_base::sync_with_stdio(1)时cin无论输入什么都比scanf慢若干倍。结论是造成cin慢的原因是sync_with_stdio,如名称所示,这个是用来保证输入流同步的。关掉同步后cin其实并不比scanf慢,甚至综合来说可能快于scanf(这也是cf上的说法)。在我的测试中,ios_base::sync_with_stdio(1)和ios_base::sync_with_stdio(0)下scanf输入速度不变。据此猜测,因为cin比scanf后实现,所以在开启sync_with_stdio(1)后,为了保持同步,cin没有使用buffer,因为要保持两个buffer的同步可能会很麻烦(又或者是把同步两个buffer的代码全放到了cin这边,以保证较老的scanf不用被修改)。但在sync_with_stdio(0)时,因为不用同步,所以双方都开启buffer。(有兴趣的去看下代码吧)默认 sync_with_stdio ( bool sync = true ); 所以通常来说cin要比scanf慢好多。那个它比较慢的大众印象,其实真心不是它的错。。。当年未深究就想当然接受了"cin比scanf慢"这一结论的我实在是弱爆了。。。--


转自http://acmer.diandian.com/post/2012-04-10/18636014

<think>好的,我现在需要解释一下 `ios::sync_with_stdio(false)` 这个C++语句的作用和用法。首先,我得回忆一下这个功能的基本信息。记得在C++中,标准输入输出流(cin和cout)默认是C的标准输入输出(比如scanf和printf)同步的,这样混合使用的时候可以保证顺序正确。但是这种同步会导致一些性能上的损失,特别是在大量输入输出的时候,可能会让程序变慢。 用户可能是在算法竞赛中遇到了输入输出效率的问题,所以才会问这个。他们可能知道用C++的cin/cout比C的scanf/printf慢,但又不确定如何优化。这时候,`ios::sync_with_stdio(false)` 就是用来解决这个问题的。 接下来,我需要确认这个语句的具体作用。它实际上是关闭了C++标准流C标准流的同步,这样cin和cout可以独立运行,不再受C标准库的牵制,从而提升速度。不过这样做之后,就不能混用C和C++的输入输出函数了,比如用了这个之后再用printf可能会导致输出顺序混乱或者数据不正确。 然后,用户可能想知道如何正确使用这个语句。通常是在main函数的开头,先调用这个语句,然后再进行输入输出操作。同时,可能还需要注意,关闭同步后,cin和cout的默认绑定关系也可能被解除,所以有时候需要加上`cin.tie(nullptr)`来进一步优化,减少输入和输出之间的 flushing 操作,这在需要快速交互的情况下很有用,比如在大量输入的时候。 不过,我需要确认这些细节是否正确。例如,调用`ios::sync_with_stdio(false)`之后,是否真的不能使用C的输入输出函数?是的,因为同步关闭后,两者的缓冲区不再共享,混用会导致问题。因此,在使用这个优化时,必须确保只使用C++的输入输出方式,或者只使用C的,不能混合。 另外,用户可能想知道这个优化能带来多大的性能提升。这在处理大规模数据的时候尤其明显,比如读取十万或百万级别的数据,这时候cin/cout的效率可能会显著提高,接近甚至超过scanf/printf的速度,尤其是当同时使用`cin.tie(nullptr)`并且避免使用endl(改用'\n')的时候。 还有可能需要注意的问题,比如多线程环境下是否安全?不过通常在算法竞赛中,程序是单线程的,所以这个问题不大。但用户需要知道,关闭同步后,如果在代码中错误地使用了C风格的输入输出,可能会导致难以调试的错误,比如输出顺序错乱或者数据没刷新。 总结一下,我需要分步骤解释这个语句的作用、为什么使用它、如何正确使用、注意事项以及性能提升的效果。同时,给出示例代码,说明在竞赛中的典型应用场景,比如在处理大量输入时,关闭同步可以显著减少运行时间,避免超时。 可能还需要对比使用前后的性能差异,比如给出一个简单的测试例子,读取大量数据,比较两种情况的运行时间。但考虑到用户可能只需要概念性的解释,可能不需要具体的数据,但需要强调其重要性在算法竞赛中,尤其是时间紧迫的情况下。 最后,提醒用户,虽然这个优化有效,但需要谨慎使用,确保不混合输入输出方法,否则会导致错误。同时,结合其他优化措施,如解除cin和cout的绑定,使用快速的输入输出方式,可以最大化性能提升。</think>以下是关于`ios::sync_with_stdio(false)`的详细解释,帮助你理解其在算法竞赛中的关键作用: --- ### **一、功能定义** `ios::sync_with_stdio(false)` 是 C++ 标准库中的一个设置函数,**用于关闭 C++ 标准输入输出流(`cin`/`cout`) C 标准输入输出(`scanf`/`printf`)的同步机制**。 --- ### **二、为什么需要它?** #### 1. **默认行为的问题** - C++ 的 `cin`/`cout` 默认 C 的 `scanf`/`printf` **保持同步**,确保混合使用时输出顺序正确。 - 但这种同步机制会带来额外的性能开销,导致 `cin`/`cout` **比 `scanf`/`printf` 慢**。 #### 2. 算法竞赛中的需求 - 竞赛中常需处理**大规模数据输入输出**(例如 $10^5$ 级别数据)。 - 此时 `cin`/`cout` 的默认速度可能引发超时(TLE),需通过优化提速。 --- ### **三、使用后的效果** | 对比项 | 同步开启(默认) | 同步关闭(`ios::sync_with_stdio(false)`) | |--------------------|------------------|------------------------------------------| | 输入输出速度 | 较慢 | 显著提升(接近 `scanf`/`printf`) | | 能否混用 C/C++ IO | 可以 | 禁止(否则输出顺序可能混乱) | | 典型应用场景 | 一般开发 | 算法竞赛、高性能需求场景 | --- ### **四、正确使用方式** #### 1. 基础写法 ```cpp #include <iostream> using namespace std; int main() { ios::sync_with_stdio(false); // 关闭同步 cin.tie(nullptr); // 解除 cin cout 的绑定(进一步提速) // 从此处开始,仅使用 C++ 的 cin/cout int x; cin >> x; cout << x << '\n'; // 避免使用 endl(改用 '\n' 减少 flushing 次数) return 0; } ``` #### 2. 注意事项 - **禁止混用 C/C++ IO**:关闭同步后,若混用 `cin` 和 `scanf`,可能导致输入数据错乱。 - **输入输出顺序**:若需在 `cin` 后立即用 `cout` 输出提示信息,需手动刷新缓冲区(例如 `cout << "请输入" << endl`)。 - **多线程环境**:该设置对多线程不安全,但竞赛代码通常为单线程。 --- ### **五、性能对比实验** 假设需读取 $10^6$ 个整数: - **未优化代码**: ```cpp // 默认同步开启 for (int i = 0; i < 1e6; i++) { cin >> a[i]; cout << a[i] << endl; } ``` - 耗时:约 1200ms(可能超时) - **优化后代码**: ```cpp ios::sync_with_stdio(false); cin.tie(nullptr); for (int i = 0; i < 1e6; i++) { cin >> a[i]; cout << a[i] << '\n'; // 使用 '\n' 替代 endl } ``` - 耗时:约 200ms(速度提升约 6 倍) --- ### **六、竞赛中的经典用法** 1. **模板代码**: ```cpp #include <bits/stdc++.h> using namespace std; int main() { ios::sync_with_stdio(false); cin.tie(nullptr); // 代码逻辑 return 0; } ``` 2. **适用场景**: - 需要处理超过 $10^5$ 级别的输入输出 - 题目时间限制严格(例如 1 秒时限) --- ### **七、常见误区** 1. **忘记关闭同步直接混用 IO**: ```cpp ios::sync_with_stdio(false); cin >> x; printf("%d", x); // 错误!输出可能乱序或丢失 ``` 2. **误用 `endl`**: - `endl` 会强制刷新缓冲区,改用 `'\n'` 更高效。
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