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为什么在C ++中从stdin读取行比Python慢​​得多?

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我想比较使用Python和C ++stdin读取的字符串输入的行数,并且震惊地看到我的C ++代码比等效的Python代码慢一个数量级。由于我的C ++生锈,并且我还不是专家Pythonista,所以请告诉我我做错了什么还是误解了什么。

(TLDR答案:包括以下声明:cin.sync_with_stdio(false)或仅使用fgets代替。

TLDR结果:一直滚动到我的问题的底部,然后查看表格。)

C ++代码:

#include <iostream>
#include <time.h>

using namespace std;

int main() {
    string input_line;
    long line_count = 0;
    time_t start = time(NULL);
    int sec;
    int lps;

    while (cin) {
        getline(cin, input_line);
        if (!cin.eof())
            line_count++;
    };

    sec = (int) time(NULL) - start;
    cerr << "Read " << line_count << " lines in " << sec << " seconds.";
    if (sec > 0) {
        lps = line_count / sec;
        cerr << " LPS: " << lps << endl;
    } else
        cerr << endl;
    return 0;
}

// Compiled with:
// g++ -O3 -o readline_test_cpp foo.cpp

等同于Python:

#!/usr/bin/env python
import time
import sys

count = 0
start = time.time()

for line in  sys.stdin:
    count += 1

delta_sec = int(time.time() - start_time)
if delta_sec >= 0:
    lines_per_sec = int(round(count/delta_sec))
    print("Read {0} lines in {1} seconds. LPS: {2}".format(count, delta_sec,
       lines_per_sec))

这是我的结果:

$ cat test_lines | ./readline_test_cpp
Read 5570000 lines in 9 seconds. LPS: 618889

$cat test_lines | ./readline_test.py
Read 5570000 lines in 1 seconds. LPS: 5570000

我应该注意,我在Mac OS X v10.6.8(Snow Leopard)和Linux 2.6.32(Red Hat Linux 6.2)下都尝试过。前者是MacBook Pro,后者是非常强大的服务器,并不是说这太相关了。

$ for i in {1..5}; do echo "Test run $i at `date`"; echo -n "CPP:"; cat test_lines | ./readline_test_cpp ; echo -n "Python:"; cat test_lines | ./readline_test.py ; done
Test run 1 at Mon Feb 20 21:29:28 EST 2012
CPP:   Read 5570001 lines in 9 seconds. LPS: 618889
Python:Read 5570000 lines in 1 seconds. LPS: 5570000
Test run 2 at Mon Feb 20 21:29:39 EST 2012
CPP:   Read 5570001 lines in 9 seconds. LPS: 618889
Python:Read 5570000 lines in 1 seconds. LPS: 5570000
Test run 3 at Mon Feb 20 21:29:50 EST 2012
CPP:   Read 5570001 lines in 9 seconds. LPS: 618889
Python:Read 5570000 lines in 1 seconds. LPS: 5570000
Test run 4 at Mon Feb 20 21:30:01 EST 2012
CPP:   Read 5570001 lines in 9 seconds. LPS: 618889
Python:Read 5570000 lines in 1 seconds. LPS: 5570000
Test run 5 at Mon Feb 20 21:30:11 EST 2012
CPP:   Read 5570001 lines in 10 seconds. LPS: 557000
Python:Read 5570000 lines in  1 seconds. LPS: 5570000

微小的基准附录和总结

为了完整起见,我认为我将使用原始(已同步)C ++代码更新同一框上同一文件的读取速度。同样,这是针对快速磁盘上的100M行文件。这是比较,有几种解决方案/方法:

Implementation      Lines per second
python (default)           3,571,428
cin (default/naive)          819,672
cin (no sync)             12,500,000
fgets                     14,285,714
wc (not fair comparison)  54,644,808

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2020-02-14

共1个答案

python大咖 python大咖

默认情况下,cinstdio同步,这将使其避免任何输入缓冲。如果将其添加到主目录的顶部,应该会看到更好的性能:

std::ios_base::sync_with_stdio(false);

通常,当缓冲输入流时,而不是一次读取一个字符,而是以较大的块读取该流。这减少了通常较为昂贵的系统调用次数。但是,由于FILE*基于stdio和iostreams通常具有单独的实现,因此也具有单独的缓冲区,如果将两者一起使用,可能会导致问题。例如:

int myvalue1;
cin >> myvalue1;
int myvalue2;
scanf("%d",&myvalue2);

如果读取的输入cin多于实际需要的输入,则该函数将无法使用第二个整数值,该scanf函数具有自己的独立缓冲区。这将导致意外的结果。

为避免这种情况,默认情况下,流与同步stdio。实现此目的的一种常用方法是cin使用stdio功能一次读取每个字符。不幸的是,这带来了很多开销。对于少量输入而言,这不是一个大问题,但是当您读取数百万行时,性能损失将是巨大的。

幸运的是,库设计人员决定,如果您知道自己在做什么,则还应该能够禁用此功能以提高性能,因此他们提供了该sync_with_stdio方法。

2020-02-14

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