在一次无意的做题提交中，使用cin导致TLE（Time Limit Exceeded），而使用scanf没有导致TLE，而引发了我对cin和scanf的思考，由此产生了这篇文章

cin/cout和scanf/printf速度对比

在windows平台上测试会有较大差距，例如在code blocks上，cin读取的时间总是远远小于scanf，而在visual studio 2022中，cin读取的时间和scanf相差无几，因此，本人测试是在manjaro linux系统下，使用g++编译器得到的结果

具体测试代码：

#include <iostream>
using namespace std;
#define TEST "一百万.txt"
const int MAXN = (int)1e6;

void scanf_read(void){
    freopen(TEST, "r", stdin);
    for (int i = 0; i < MAXN; i++)
        scanf("%d", &numbers[i]);
}
void cin_read(void){
    ios::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(0);
    freopen(TEST, "r", stdin);
    for (int i = 0; i < MAXN; i++)
        cin >> numbers[i];
}
void printf_show(void){
    for (int i = 0; i < MAXN; i++)
        printf("%d\n", numbers[i]);
}
void coutn_show(void){
    ios::sync_with_stdio(false);
    for (int i = 0; i < MAXN; i++)
        cout<< numbers[i] << '\n';
}
void coutendl_show(void){
    ios::sync_with_stdio(false);
    for (int i = 0; i < MAXN; i++)
        cout << numbers[i] << endl;
}
int main(){
    int start = clock();
    scanf_read();
    printf("%.3lf\n", double(clock() - start) / CLOCKS_PER_SEC);//注意在使用禁用同步后，请将该printf替换为用cout输出
}

cin与scanf对比

测试一(网友测试数据)：

经过用于读取标准输入的数字列表和XOR所有数字测试程序的测试，得出结论：

iostream version:                       21.9 seconds    //使用cin
scanf version:                           6.8 seconds    //使用scanf
iostream with sync_with_stdio(false):    5.5 seconds    //关掉C++ I/O功能 保持 与C I/O功能的同步

//关闭功能同步代码
std::ios::sync_with_stdio(false);//函数介绍http://www.cplusplus.com/reference/ios/ios_base/sync_with_stdio/

测试二(我在linux下测试)：

//1e7数据规模下各方法读取时间
    scanf("%d", &numbers[i]);       0.69s
    cin >> numbers[i];              2.20s

//仅关闭同步
    ios::sync_with_stdio(false);    0.71s

//关闭同步且使用cin.tie(0)
    ios::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(0);                     0.67s

显而易见，cin赢了！ 事实证明，这种内部同步/刷新通常会减慢iostream i/o的速度。如果我们不混合stdio和iostream，我们可以关闭它，然后cin是最快的。

比较合理的解释：默认情况，cin与stdin总是保持同步的，也就是说这两种方法可以混用，而不必担心文件指针混乱，同时cout和stdout也一样，两者混用不会输出顺序错乱。正因为这个兼容性的特性，导致cin有许多额外的开销，如何禁用这个特性呢？只需一个语句 std::ios::sync_with_stdio(false);，这样就可以取消cin于stdin的同步了，此时的cin就与scanf差不多 了。

另一种解释： cout在输出时总是要先将输出的存入缓存区。而printf直接调用系统进行IO，它是非缓存的。所以cout比printf慢。（这种解释，我没有验证）

相关网站

探寻C++最快的读取文件的方案

cout和printf对比

先介绍用到的方法

ends：       终止字符串，即在末尾加入“\0”或者空白字符
flush：      刷新缓冲区
endl：       换行加刷新输出缓冲区

测试结果

//5e6数据规模输出测试
    printf("%d\n", numbers[i]);     7.89s
    cout+'\n'                       8.16s
    cout+endl                       7.89s
    cout+ends                       0.97s

//使用ios::sync_with_stdio(false);
    cout+'\n'                       3.19s
    cout+endl                       8.09s
    cout+ends                       0.75s

//使用ios::sync_with_stdio(false);   cout.tie(0);
    cout+'\n'                       3.10s
    cout+endl                       7.69s
    cout+ends                       0.81s

总结

在数据规模大的情况下，没有禁用iostrema I/O与stdio I/O的同步情况下

• cin和scanf对比
  • 未禁用同步
    推荐使用scanf，scanf的读取速度明显高于cin
  • 禁用同步
    推荐使用cin，在C++编程中尽量少使用C语言的代码

  ios::sync_with_stdio(false);    0.71s
  
  ios::sync_with_stdio(false);
  cin.tie(0);                     0.67s
  

  两者速度对比具有cin.tie(0);代码的更快，因此建议写cin.tie(0);

• cout和printf对比

  • 未禁用同步
    两者速度基本相同，用谁都行，但是，在C++中也要尽量少使用C语言代码
  • 禁用同步

  推荐使用​cout + '\n'形式，使用cout + endl的话，速度与printf相差无几，而禁用同步时间则会大大减小

  //ios::sync_with_stdio(false);
      cout+'\n'                       3.19s
      cout+endl                       8.09s
      cout+ends                       0.75s
  //使用ios::sync_with_stdio(false);   cout.tie(0);
      cout+'\n'                       3.1s
      cout+endl                       7.69s
      cout+ends                       0.81s
  

  两者速度对比cout.tie(0)；更快，因此建议写cout.tie(0)；

sync_with_stdio()

这个函数是一个“是否兼容stdio”的开关，C++为了兼容C，保证程序在使用了std::printf和std::cout的时候不发生混乱，将输出流绑到了一起。

tie()

tie是将两个stream绑定的函数，空参数的话返回当前的输出流指针。在默认的情况下cin绑定的是cout，每次执行 << 操作符的时候都要调用flush，这样会增加IO负担。可以通过tie(0)（0表示NULL）来解除cin与cout的绑定，进一步加快执行效率。

ACM应用

在ACM里，经常出现数据集超大造成 cin TLE的情况。这时候大部分人认为这是cin的效率不及scanf的错，甚至还上升到C语言和C++语言的执行效率层面的无聊争论。其实像上文所说，这只是C++为了兼容而采取的保守措施。我们可以在IO之前将stdio解除绑定，这样做了之后要注意不要同时混用cout和printf之类。

在默认的情况下cin绑定的是cout，每次执行 << 操作符的时候都要调用flush，这样会增加IO负担。可以通过tie(0)（0表示NULL）来解除cin与cout的绑定，进一步加快执行效率。

ios::sync_with_stdio(false);
cin.tie(0);
cout.tie(0);

原来而cin，cout之所以效率低，是因为先把要输出的东西存入缓冲区，再输出，导致效率降低，而这段代码可以来打消iostream的输入 输出缓存，可以节省许多时间，使效率与scanf与printf相差无几.

说白了，这两句加上就可以提高C++代码输入输出执行效率使得和C相差无几，甚至优于C