C の `cin` は、標準入力からの行の読み取りが Python よりも大幅に遅いのはなぜですか?

C では標準入力からの行の読み取りが Python よりも遅いのはなぜですか?

背景:

C を使用して標準入力から文字列入力の行を読み取ると、Python よりも大幅に遅くなる可能性があります 同等。この不一致は、より多くのシステム コールを必要とする C のデフォルト設定が原因で発生します。

入力ストリームのデフォルト動作:

デフォルトでは、C 入力ストリーム cin は、標準 C I/O ライブラリ (stdio)。この同期により、入力がバッファリングされず、一度に 1 文字ずつ読み取られることが保証されます。この動作により、cin ストリームと stdio 関数間の競合が防止されますが、パフォーマンス上のペナルティも発生します。

システム コールの使用:

cin が stdio と同期している場合、文字が読み取られるたびに、コストのかかる操作であるシステム コールがトリガーされます。このオーバーヘッドにより、特に大量のデータを読み取る場合、入力プロセスが大幅に遅くなります。

解決策:

C での行読み取りのパフォーマンスを向上させるには、 cin と stdio の間の同期。これは、sync_with_stdio(false) メソッドを呼び出すことで実現できます。

また、getline の代わりに fgets 関数を使用しても、同期オーバーヘッドを回避できます。

パフォーマンスの比較:

オリジナルとのパフォーマンス比較は次のとおりです。 (同期) C 実装とさまざまなアプローチ:

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 a fair comparison)	54,644,808

結論:

cin と stdio の間の同期を無効にするか、fget を使用すると、ライン読み取りのパフォーマンスが大幅に向上します。 C では、Python の効率と同等になります。

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