Warum ist „cin' von C beim Lesen von Zeilen aus der Standardeingabe erheblich langsamer als „input()' von Python, und wie kann die Leistung verbessert werden?

Warum ist das Lesen von Zeilen aus stdin in C viel langsamer als in Python?

Problem:

Beim Vergleich von Python- und C-Code zum Lesen von String-Eingabezeilen aus stdin wird Python-Code deutlich schneller ausgeführt. Obwohl eine ordnungsgemäße C-Implementierung gewährleistet ist, übertrifft das Python-Äquivalent diese um eine Größenordnung.

Standardeinstellungen und Systemaufrufe:

In Python ist die Eingabepufferung standardmäßig aktiviert , was zu effizienten Lesevorgängen großer Blöcke und weniger Systemaufrufen führt. Im Gegensatz dazu werden C-Streams mit stdio synchronisiert, was cin dazu zwingt, die Eingabepufferung zu überspringen und Zeichen einzeln zu lesen. Diese Wahl, die Konflikte mit stdio-Funktionen verhindern soll, führt unbeabsichtigt zu einem erheblichen Overhead.

Leistungsoptimierung:

Um die C-Leistung zu verbessern, fügen Sie die Anweisung cin.sync_with_stdio(false) ein ) am Anfang von main. Dadurch wird die Stream-Synchronisierung deaktiviert und eine unabhängige Pufferung ermöglicht, was die Eingabelesegeschwindigkeit erheblich erhöht.

Alternative Optionen:

Eine weitere leistungsstarke Alternative zu cin ist fgets, das stdio-Funktionen verwendet zum direkten Lesen von Eingaben.

Vergleich Ergebnisse:

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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