Warum ist „cin' von C beim Lesen von Zeilen aus stdin deutlich langsamer als Python?

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

Hintergrund:

Das Lesen von String-Eingabezeilen aus stdin mit C kann deutlich langsamer sein als mit dem Python-Äquivalent. Diese Diskrepanz entsteht durch Standardeinstellungen in C, die mehr Systemaufrufe erfordern.

Standardverhalten von Eingabestreams:

Standardmäßig wird der C-Eingabestream cin mit synchronisiert die Standard-C-I/O-Bibliothek (stdio). Durch diese Synchronisierung wird sichergestellt, dass die Eingabe nicht zwischengespeichert und zeichenweise gelesen wird. Während dieses Verhalten Konflikte zwischen dem Cin-Stream und den stdio-Funktionen verhindert, führt es auch zu einer Leistungseinbuße.

Verwendung von Systemaufrufen:

Wenn cin mit stdio synchronisiert wird, Jedes gelesene Zeichen löst einen Systemaufruf aus, eine kostspielige Operation. Dieser Overhead verlangsamt den Eingabevorgang erheblich, insbesondere beim Lesen großer Datenmengen.

Lösung:

Um die Leistung des Zeilenlesens in C zu verbessern, kann man es deaktivieren die Synchronisation zwischen cin und stdio. Dies kann durch Aufrufen der Methode sync_with_stdio(false) erreicht werden.

Alternativ wird durch die Verwendung der fgets-Funktion anstelle von getline auch der Synchronisierungsaufwand umgangen.

Leistungsvergleich:

Hier ist ein Leistungsvergleich zwischen der ursprünglichen (synchronisierten) C-Implementierung und verschiedenen Ansätze:

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

Fazit:

Das Deaktivieren der Synchronisierung zwischen cin und stdio oder die Verwendung von fgets kann die Leistung des Zeilenlesens in C erheblich verbessern und es damit vergleichbar machen Pythons Effizienz.

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