c++ - cstdio 流与 iostream 流？

Question

我刚刚了解到ios_base::sync_with_stdio函数的存在，它基本上可以让你关闭(或者如果你已经关闭它就打开)iostream之间的同步在 C++ 中使用的 code> 流和作为标准 C 一部分的 cstdio 流。

现在，我一直认为 C 中的 stdout、stderr 和 stdin 本质上是封装在 iostreams 中的 C++ 中的一组对象中类。但如果它们必须相互同步，这将表明 C++ 的 iostream 类不是 C 的 stdin< 的包装器 等

我对此感到很困惑？有人可以澄清 C++ 的 iostream 和 C 的 stdio 是如何不同 做同样事情的事情，只是在不同的抽象级别？我以为他们是同一件事!？

它们是如何同步的？我一直认为它们是同一个东西，本质上是一个包裹另一个。

Answer 1

C 和 C++ 标准对事物的实现方式没有任何要求，只是对某些操作的效果做出了要求。对于<stdio>与 <iostream>功能这意味着一个可以包装另一个，两者可以本质上相同，或者它们完全独立。从技术上讲，出于多种原因，使用通用实现将是理想的(例如，不需要显式同步，并且会有一个定义的机制来扩展 FILE* 用于用户定义的系统)但我不知道任何系统实际上做这个。让一个实现成为另一个实现的包装是可能的并实现 <iostream> s 表示为 <stdio>是一个典型的实现选择，尽管它的缺点是它为某些操作引入了额外的成本，并且大多数 C++ 标准库已经开始使用完全独立的实现。

不幸的是，封装实现和独立实现都有一个共同的问题:I/O 在完成一个字符级别时效率非常低。因此，缓冲字符并从缓冲区读取或写入缓冲区基本上是强制性的。这对于彼此独立的流非常有效。问题是标准 C 流 stdin , stdout , stderr及其对应的 C++ 窄字符 std::cin , std::cout , std::cerr/std::clog和 C++ 宽字符对应 std::wcin , std::wcout , std::wcerr/std::wclog ，分别是:当用户从 stdin 中读取两者时会发生什么？和 std::cin ?如果这些流中的任何一个从底层 OS 流中读取字符缓冲区，则读取将出现乱序。同样，如果两个 stdout和 std::cout当用户同时写入两个流时，使用的独立缓冲区字符将以意外的顺序出现。因此，标准 C++ 流对象(即 std::cin、std::cout、std::cerr 和 std::clog 及其对应的宽字符)有一些特殊规则，要求它们与各自的 <stdio> 同步。对方。实际上，这意味着这些 C++ 对象要么直接使用通用实现，要么根据 <stdio> 实现。 和不缓冲任何字符。

我们意识到，如果实现不共享一个共同的基础，这种同步的成本是相当可观的，并且对于某些用户来说可能是不必要的:如果用户只使用 <iostream>他不想支付额外的间接费用，更重要的是，他不想支付不使用缓冲区所带来的额外成本。对于谨慎的实现，不使用缓冲区的成本可能相当高，因为这意味着某些操作最终不得不在每次迭代中进行检查，并且可能需要进行虚函数调用，而不是偶尔进行一次。因此，std::sync_with_stdio()可用于关闭此同步，这可能意味着标准流对象或多或少完全改变了它们的内部实现。由于标准流对象的流缓冲区可以被用户替换，不幸的是，流缓冲区不能被替换，但流缓冲区的内部实现是可以改变的。

在 <iostream> 的良好实现中库所有这些只影响标准流对象。也就是说，文件流应该完全不受此影响。但是，如果您想使用标准流对象并希望获得良好的性能，您显然不想混合 <stdio>和 <iostream>并且您想关闭同步。特别是在比较 <stdio> 之间的 I/O 性能时和 <iostream>你应该意识到这一点。