c++ - 为什么将 std::endl 与 ostringstream 一起使用会影响输出速度？

Question

我正在计算将文本打印到标准输出的各种方式之间的差异。我正在使用 \n 和 std::endl 测试 cout、printf 和 ostringstream 。我预计 std::endl 会与 cout 有所不同(确实如此)，但我没想到它会降低 ostringstream 。我认为使用 std::endl 只会向流中写入一个 \n 并且它仍然只会被刷新一次。这里发生了什么？这是我的所有代码:

// cout.cpp
#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
  for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
    cout << "Hello World!\n";
  }
  return 0;
}

// printf.cpp
#include <stdio.h>

int main() {
  for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
    printf("Hello World!\n");
  }
  return 0;
}

// stream.cpp
#include <iostream>
#include <sstream>

using namespace std;

int main () {
  ostringstream ss;
  for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
    ss << "stream" << endl;
  }
  cout << ss.str();
}

// streamn.cpp
#include <iostream>
#include <sstream>

using namespace std;

int main () {
  ostringstream ss;
  for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
    ss << "stream\n";
  }
  cout << ss.str();
}

这是我的 Makefile

SHELL:=/bin/bash

all: cout.cpp printf.cpp
    g++ cout.cpp -o cout.out
    g++ printf.cpp -o printf.out
    g++ stream.cpp -o stream.out
    g++ streamn.cpp -o streamn.out
time:
    time ./cout.out > output.txt
    time ./printf.out > output.txt
    time ./stream.out > output.txt
    time ./streamn.out > output.txt

这是我运行 make 后跟 make time 时得到的结果

time ./cout.out > output.txt

real    0m1.771s
user    0m0.616s
sys 0m0.148s
time ./printf.out > output.txt

real    0m2.411s
user    0m0.392s
sys 0m0.172s
time ./stream.out > output.txt

real    0m2.048s
user    0m0.632s
sys 0m0.220s
time ./streamn.out > output.txt

real    0m1.742s
user    0m0.404s
sys 0m0.200s

这些结果是一致的。

Answer 1

std::endl 触发流的刷新，这大大减慢了打印速度。参见 http://en.cppreference.com/w/cpp/io/manip/endl

通常建议不要使用 std::endl 除非你真的想要刷新流。如果这对您真的很重要，则取决于您的用例。

关于为什么 flush 甚至对 ostringstream(不应发生刷新)也有性能影响:似乎至少需要一个实现来构造哨兵对象。那些需要检查 ostream 的 good 和 tie。对 pubsync 的调用应该能够被优化掉。这是基于我对 libcpp 和 libstdc++ 的阅读。

阅读更多内容后，有趣的问题似乎是:basic_ostringstream::flush 的实现是否真的需要构造哨兵对象？如果不是，这对我来说似乎是一个“实现质量”问题。但我实际上认为它需要这样做，因为即使是 basic_stringbug 也可以更改以设置其 badbit。