c++11 - ios_base::sync_with_stdio(false) 会影响 <fstream> 吗？

Question

众所周知ios_base::sync_with_stdio(false)将有助于 <iostream> 中 cin 和 cout 的性能通过防止同步 b/w C 和 C++ I/O。但是，我很好奇它是否对 <fstream> 有任何影响。 .

我用 GNU C++11 和以下代码(有和没有 ios_base::sync_with_stdio(false) 片段)运行了一些测试:

#include <fstream>
#include <iostream>
#include <chrono>
using namespace std;

ofstream out("out.txt");

int main() {
    auto start = chrono::high_resolution_clock::now();
    long long val = 2;
    long long x=1<<22;
    ios_base::sync_with_stdio(false);
    while (x--) {
        val += x%666;
        out << val << "\n";
    }
    auto end = chrono::high_resolution_clock::now();
    chrono::duration<double> diff = end-start;
    cout<<diff.count()<<" seconds\n";
  return 0;
}

结果如下:

With sync_with_stdio(false): 0.677863 seconds (average 3 trials)
Without sync_with_stdio(false): 0.653789 seconds (average 3 trials)

这是可以预料的吗？与sync_with_stdio(false)的速度几乎相同(如果不是更慢的话)是否有原因？

感谢您的帮助。

Answer 1

sync_with_stdio() 的想法是允许混合输入和输出到标准流对象( stdin 、 stdout 和 stderr 在 C 和 std::cin 、 std::cout 、 std::cerr 和 std::clog 以及它们的宽字符流C++ 中的对应对象)，而无需担心字符被缓冲在所涉及对象的任何缓冲区中。实际上，使用 std::ios_base::sync_with_stdio(true) C++ IOStreams 不能使用自己的缓冲区。在实践中，这通常意味着缓冲 std::streambuf级别完全禁用。但是，如果没有缓冲区，IOStreams 相当昂贵，因为它们处理可能涉及多个虚拟函数调用的单个字符。本质上，您从 std::ios_base::sync_with_stdio(false) 获得的加速允许 C 和 C++ 库使用自己的缓冲区。
另一种方法是在 C 和 C++ 库设施之间共享缓冲区，例如，通过在更强大的 C++ 库设施之上构建 C 库设施(在人们提示这将是一个糟糕的想法之前，让 C I/O较慢:对于标准 C++ 库 IOStreams 的正确实现，这实际上根本不是真的)。我不知道有任何使用它的非实验性实现。使用此设置 std::ios_base::sync_with_stdio(value)根本不会有任何影响。
IOStreams 的典型实现为标准流对象使用与用于文件流的不同的流缓冲区。部分原因可能是标准流对象通常不使用名称打开，而是使用其他标识它们的实体，例如 UNIX 系统上的文件描述符，它需要“后门”接口(interface)才能允许使用 std::filebuf。对于标准流对象。然而，至少早期的 Dinkumware 标准 C++ 库的实现使用了 std::filebuf，例如 MSVC++。对于标准流对象。这个std::filebuf实现只是 FILE* 的包装，即从字面上实现 C++ 标准所说的而不是语义上的实现。一开始这已经是一个糟糕的想法，但通过禁止 std::streambuf 变得更糟。使用 std::ios_base::sync_with_stdio(true) 对所有文件流进行级别缓冲因为该设置也会影响文件流。我不知道这个 [性能] 问题是否已得到解决。 C/C++ 用户日志和/或 P.J.Plauger 的“[draft] 标准 C++ 库”中的旧问题应该显示对此实现的讨论。
tl;博士:根据标准std::ios_base::sync_with_stdio(false)仅更改标准流对象的约束以使其使用更快。它是否具有其他效果取决于 IOStream 实现，并且至少有一个(Dinkumware)有所不同。