使用istream和FILE*操作的getline的性能差异

Question

我正在尝试逐行比较读取文件的性能。第一种情况是字符串和 istream 的 getline，第二种情况是 char* 和 FILE* 的 getline。我想知道：

1. 为什么第一种情况这么慢？
2. 是否有可能使C++片段更快？

考虑以下输出(ifstream 优先(：

Lines count: 10628126
ifstream getline: 43.2684
Lines count: 10628126
fopen getline: 1.06217

文件*优先：

Lines count: 10628126
fopen getline: 1.96065
Lines count: 10628126
ifstream getline: 43.0428

我用于测试的代码：

#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>
#include <sys/time.h>
#include <stdio.h>

using namespace std;
double gettime()
{
double result = 0;
struct timeval tv = {0};
struct timezone tz = {0};
gettimeofday(&tv, &tz);
result = tv.tv_sec + (1.0 * tv.tv_usec / 1000000);
return result;
}
void read_cpp(const char * filename)
{
ifstream ifile(filename);
string line;
unsigned int i = 0;
while(getline(ifile, line)) i++;
cout << "Lines count: " << i << endl;
}
void read_c(const char * filename)
{
FILE * ifile = fopen(filename, "r");
size_t linesz = 4096+1;
char * line = new char[linesz];
unsigned int i = 0;
while(getline(&line, &linesz, ifile) > 0) i++;
delete[] line;
cout << "Lines count: " << i << endl;
fclose(ifile);
}
int main(int argc, char * argv[])
{
double tmstart;
tmstart = gettime();
read_cpp(argv[1]);
cout << "ifstream getline: " << (gettime() - tmstart) << endl;
tmstart = gettime();
read_c(argv[1]);
cout << "fopen getline: " << (gettime() - tmstart) << endl;
}

附言我试图交换read_cpp和read_c几乎没有区别。

更新

看起来@Galik和@geza无法使用 g++ 编译器重现该问题，所以我检查了 linux 环境中的代码，C和C++实现之间几乎没有区别。所以这似乎是一个环境问题。最初，我使用Mac OS X和默认的C++编译器测量时间，该编译器clang(对我来说很惊讶(：

$ g++ -v
Configured with: --prefix=/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/usr --with-gxx-include-dir=/usr/include/c++/4.2.1
Apple LLVM version 8.1.0 (clang-802.0.42)
Target: x86_64-apple-darwin16.7.0
Thread model: posix
InstalledDir: /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Toolchains/XcodeDefault.xctoolchain/usr/bin

但所有这些事情从未发生在真正的g++：

$ g++ -v
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=g++
COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.9/lto-wrapper
Target: x86_64-linux-gnu
Configured with: ...
Thread model: posix
gcc version 4.9.2 (Debian 4.9.2-10)

对不起，给大家带来不便。

UPDATE2

我发现相关主题 clang++ fstreams 比 g++ 慢 10 倍。作者还面临着由 clang 编译的代码的性能下降。要解决此问题，可以使用不同的stdlib实现(-stdlib=stdlibc++(而不是默认的实现(-stdlib=libc++(。在这种情况下，clang将显示弃用警告：

clang: warning: libstdc++ is deprecated; move to libc++ [-Wdeprecated]

但是性能会好得多(即使没有优化(：

Lines count: 10628126
fopen getline: 1.02899
Lines count: 10628126
ifstream getline: 1.67594

Answer 1

c++ 版本执行了更多的边界检查、区域设置解释和 iostream 状态管理。它非常强大。

c版本是极简主义的，而且更脆。

安全和实用是有代价的。

这个代价就是时间。

更新：

c readline 期望使用 malloc 和 free，而不是 new 和 delete。

这是更正后的版本：

#include <cstdlib>
#include <cstdio>
#include <iostream>
void read_c(const char * filename)
{
FILE * ifile = fopen(filename, "r");
size_t linesz = 0;
char * line = nullptr;
unsigned int i = 0;
while(getline(&line, &linesz, ifile) > 0) i++;
free(line);
std::cout << "Lines count: " << i << std::endl;
fclose(ifile);
}