C++快读快写终极优化：从慢到快的实战对比

C++ 快读快写详解：读入整数与读入字符串

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整数读入输出

众所周知，快读快写是众多 OI 选手必须掌握的一项卡常小技巧。优秀的读入输出可以让你的代码跑得飞快，有时甚至能比别人多得一些分数。那么如何写快读快写呢？那就引入下面这道题：题目跳转：P10815 【模板】快速读入。
在此注明，这不是一篇关于 P10815 【模板】快速读入 的题解（当然也算沾点边），只是借用它来展现各种读入输出方法的速度对比。

引入

读入 $n$ 个数，求它们的和。每个测试点时限 $2.5s$。

非常简单，对吧？但是 $n\le 1\times 10^8$，怎么读入这么多数成了难题。

直接这样写：

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long ll;
ll n,x,sum;
int main(){
   
   
    cin>>n;
    for(ll i=1;i<=n;i++){
   
   
        cin>>x;
        sum+=x;
    }
    cout<<sum;
	return 0;
}

读入 $10^8$ 个数据竟然需要惊人的 $67.526s$，这谁能接受？
先在此声明，本文在本地跑出来的时间均为在 Windows 下使用 DEV-C++ 编译后跑出来的时间，且只跑一组 $10^8$ 的数据得出；在洛谷上的时间则为所有洛谷提供的数据评测出来的时间。
先看一组对比数据：

• 读入对比（以 $1MiB$ fread 为 $1$）

方法	相对耗时	说明
fread 大块读	$1.0$	通常最快或接近最快；块 IO，库/系统调用开销被摊薄
cin.read 解绑	$1.05\sim 1.6$	块 IO，接近 fread；需自行缓冲并处理 gcount()
getchar_unlocked	$4\sim 10$	逐字符无锁；常配合手写整数解析，通常很快
getchar	$8\sim 20$	逐字符有锁和 stdio 开销；比 getchar_unlocked 慢
关流的 cin>>	$20\sim 60$	关闭同步并 tie(nullptr) 后明显变快，但仍是流式 token 格式化提取
普通 scanf	$20\sim 70$	有 stdio 锁和格式串解析；读整数通常比普通 cin>> 快
普通 cin>>	$50\sim 150$	未关同步，含同步/刷新等开销，通常最慢之一

• 写出对比（以 $1MiB$ fwrite 大块写为 $1$）

方法	相对耗时	说明
fwrite 大块输出	$1.0$	通常最快或接近最快；需先构造缓冲区
cout.write 解绑	$1.05\sim 1.8$	块 IO，接近 fwrite；需自己管理输出缓冲区
putchar	$10\sim 30$	逐字符有锁；写整数需手写转字符串
关流的 cout<<	$20\sim 50$	关闭同步并 tie(nullptr) 后较快，但仍有格式化/类型处理开销
普通 printf	$20\sim 50$	每次格式化有解析开销和 stdio 锁；大块 %s 会更快
普通 cout<<	$50\sim 150$	未关同步，通常明显慢于关流 cout<< 和普通 printf

这里解释一下 cin.read 和 cin.get 到底是什么，其实你可以这样理解：

• cin.read 类似 fread，是块读；

• cout.write 类似 fwrite，是块写。

以下按“从常见、易写到较快”的顺序介绍。不同平台、编译器、IO 环境下排名可能不同，表中相对耗时只表示数量级参考，不代表严格排名：

一、关闭同步流后的 cin、cout

这应该是许多 OI 选手在考场上最喜欢用的快读方式，因为它够用且非常好写。

关闭同步流后，cin/cout 与 scanf/printf 不再保证同步，千万不要混用。若必须混用，应重新打开同步并注意刷新，或全程只使用一套 IO。

但是它通过不了此题，本地实际读入 $10^8$ 的数据需要 $10.951s$，在洛谷上花了 $6.11s$，点此查看，是无法接受的。

代码

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long ll;
ll n,x,sum;
int main(){
   
   
	ios::sync_with_stdio(false);
	cin.tie(nullptr);
	cout.tie(nullptr);
    cin>>n;
    for(ll i=1;i<=n;i++){
   
   
        cin>>x;
        sum+=x;
    }
    cout<<sum;
	return 0;
}

二、C 风格输入的优化之 getchar

这就是非常实用的 getchar 读入方式，它是通过先读入字符，然后再转成数字的形式进行读入加速的。

代码

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long ll;
ll rd(){
   
   
	ll x=0,f=1;
	char ch=getchar();
	while(ch!=EOF&&(ch<'0'||ch>'9')){
   
   
		if(ch=='-'){
   
   
			f=-1;
		}
		ch=getchar();
	}
	if(ch==EOF){
   
   
		return x;
	}
	while(ch>='0'&&ch<='9'){
   
   
		x=(x<<1)+(x<<3)+(ch-'0');
		ch=getchar();
	}
	return x*f;
}
void write(ll x){
   
   
	if(x<0){
   
   
		x*=-x;
		putchar('-');
	}
	if(x>9){
   
   
		write(x/10);
	}
	putchar(x%10+'0');
}
ll n,sum;
int main(){
   
   
    n=rd();
    for(ll i=1;i<=n;i++){
   
   
        sum+=rd();
    }
    write(sum);
	return 0;
}

非常出乎意料，本地读入 $10^8$ 的数据，getchar 居然用了 $17.476s$！比关同步流还慢！在洛谷上花了 $4.20s$（比关流稍快），点此查看，所以使用 getchar 的方式通过不了此题。

三、C 风格输入的优化之 getchar_unlocked

getchar_unlocked 是 getchar 的非线程安全版本，少了加锁开销，因此通常更快。正式比赛能否使用要看评测环境。

Linux 下一般用 getchar_unlocked；Windows/MinGW 下通常没有 getchar_unlocked，可用 _getchar_nolock 替代，写的时候要注意，下面的代码使用了宏定义的一些技巧，在 Windows 和 Linux 两种环境下都不会 CE。

代码

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
#ifdef __unix__
#define gc getchar_unlocked
#else
#define gc _getchar_nolock
#endif
typedef long long ll;
ll rd(){
   
   
	ll x=0,f=1;
	char ch=gc();
	while(ch!=EOF&&(ch<'0'||ch>'9')){
   
   
		if(ch=='-'){
   
   
			f=-1;
		}
		ch=gc();
	}
	if(ch==EOF){
   
   
		return x;
	}
	while(ch>='0'&&ch<='9'){
   
   
		x=(x<<1)+(x<<3)+(ch-'0');
		ch=gc();
	}
	return x*f;
}
void write(ll x){
   
   
	if(x<0){
   
   
		x*=-x;
		putchar('-');
	}
	if(x>9){
   
   
		write(x/10);
	}
	putchar(x%10+'0');
}
ll n,sum;
int main(){
   
   
    n=rd();
    for(ll i=1;i<=n;i++){
   
   
        sum+=rd();
    }
    write(sum);
	return 0;
}

此方法在本地跑 $10^8$ 的数据花费 $4.499s$，在洛谷上跑出了 $3.21s$ 的成绩，

转载自 CSDN-专业IT技术社区

原文链接：https://blog.csdn.net/2401_88456980/article/details/170584862