Из потока быстрее, чем cout? || Хранение быстрее, чем визуальный вывод

Question

По какой-то причине я решил сделать очень простое приложение, которое отображает все цифры от 1 до 1 000 000. Я заметил, что для отображения результатов требуется больше времени, чем для их хранения. Я предположил, что для сохранения всех значений потребуется больше времени, чем для их отображения. Я также помню, что читал, если правильно помню, что нет никакой разницы между пользовательским вводом и чтением из текстового файла в консольном приложении, поэтому я предположил, что отображение и хранение одинаковы. Может кто-нибудь объяснить, почему это? Согласно книге, которую я читаю, поток очень похож на cout, поэтому я не понимаю, почему это занимает больше времени.

Почему это медленнее для отображения результатов с использованием cout, чем для хранения результатов в текстовом файле с использованием ofstream?

COUT = 169.168 секунд

ofstream = 3.473 секунды

метод ofstream

#include <iostream> 
#include <fstream> 
#include <string> 
#include <sstream> 

namespace patch //used to patch some C++11 functions not included in mingw 4.7 // to_string 
{ 
    template < typename T > std::string to_string(const T& n) 
    { 
     std::ostringstream stm ; 
     stm << n ; 
     return stm.str() ; 
    } 
} 
using namespace patch; 
using namespace std; 

int main() 
{ 
    int minimumRange = 1; //sets minimum number in range 
    int maximumRange = 1000000; // sets maximum number in range 
    string strRanges = to_string(minimumRange) + "-" + to_string(maximumRange); //appends string names 
    ofstream myRange; 
    myRange.open(strRanges + ".txt"); 

    for (int i = minimumRange; i<=maximumRange; ++i) 
    { 
     myRange << to_string(i) << "\n"; 
    } 
    myRange.close(); 
    return 0; 
} 

метод соиЬ

#include <iostream> 
using namespace std; 

int main() 
{ 
    int minimumRange = 1; 
    int maximumRange = 1000000; 
    for (int i = minimumRange; i<=maximumRange; ++i) 
    { 
     cout << i << "\n"; //using "/n" instead of endl; for speed purposes 
    } 
    return 0; 
} 

Answer 1

Во многих системах cout является всего лишь экземпляром ostream, отображающим файл CON.

Дело в том, что ostream ничего не пишет.

Его цель состоит в том, чтобы преобразовать любой поддерживаемый тип (maninly: const char*, std::string, int, long ... double ...) в «последовательность символов», который будет помещен в буфер (см std::streambuf).

В этом смысле сохранение или набрав делает то же самое.

Разница возникает, когда символы буфера должны быть выплющены к физическому устройству: здесь вступают в действие драйверы устройств и связанные с ними физические проблемы (в основном: пропускная способность, латентность и чередование).

Когда ОС передает основную массу данных в файл диска, в нем используется драйвер, который может внутренне использовать кеширование, которое ведет переговоры с внешним устройством, используя протокол связи (в основном SATA, SCSI, NFS ...), который ведет к контроллер (микрокомпьютер на диске) также имеет свое кэширование, которое впоследствии управляет магнитным хранилищем.

Ваша программа говорит «пишут», ОС говорит «написано», но данные все еще разрабатываются контроллерами устройств вне операционной системы. «Медленная» часть происходит с вашей точки зрения.

Когда вы должны писать на консоль, большинство из этого «кеширования» не могут быть выполнены: как только вы ждете ввода, cout сбрасывается (вы хотите прочитать то, что вы написали, если это вопрос, который вы должны ответ).

По этой причине драйвер консоли должен дождаться, пока консольная программа завершит свою запись, прежде чем продолжить.Но это письмо на самом деле является «живописью»: символы должны быть преобразованы в пиксели с помощью шрифтов, а рисование должно быть синхронизировано с сканированием дисплея (иначе изображение будет «нарушено»).

Этот процесс медленнее (чем длиннее), чем «запись на диск», что на самом деле означает «переместить большую часть памяти из процесса в порт ввода-вывода» (и где аппаратное обеспечение действительно может сделать это путем замены два регистра указателя)

Кроме того, консольная программа оптимизирована для просмотра данных (и не имеет смысла делать это быстрее, чем глаза), в то время как драйвер диска оптимизирован для передачи данных. Это нормально для того, чтобы быть быстрее.