cstdio streams iostream vs-streams?

C-und C++ - standards stellen keine Anforderungen auf, wie die Dinge umgesetzt werden, gerade was die Wirkung von bestimmten Operationen ist. Für die <stdio> vs. <iostream> Funktionalität bedeutet dies, dass man wickeln konnte, die andere, beide konnten im wesentlichen die gleichen, oder dass Sie sind entweder völlig unabhängig. Technisch, mit einer gemeinsamen Umsetzung wäre ideal für mehrere Gründe (z.B. gäbe es keine Notwendigkeit für explizite Synchronisierung und würde es einen definierten Mechanismus zu erweitern FILE* für Benutzer-definierte Systeme), aber ich bin mir nicht bewusst, von jedem system, das wirklich macht. Mit einer Implementierung werden eine Hülle für den anderen möglich ist und die Umsetzung <iostream>s in Bezug auf <stdio> war eine typische Implementierung Wahl Sie hat zwar den Nachteil, dass es stellt eine zusätzliche Kosten für bestimmte Operationen und die meisten C++ - standard-Bibliotheken wurden auf die Verwendung völlig getrennte Implementierungen.

Leider beide gewickelt und die selbständige Umsetzung ein gemeinsames problem: I/O ist schrecklich ineffizient, wenn ein Charakter level. Also, im Grunde ist es zwingend erforderlich, um buffer-Zeichen und Lesen aus oder schreiben in einen Puffer. Dies funktioniert gut für Strömungen, die voneinander unabhängig sind. Die fangen die standard-C-streams stdin, stdout, stderr und Ihre C++ - schmale Figur-Pendants std::cin, std::cout, std::cerr /std::clog - und C++ - wide-character Gegenstücke std::wcin, std::wcout, std::wcerr /std::wclog bzw.: was passiert, wenn ein Nutzer liest sowohl aus stdin und std::cin? Wenn entweder von diesen stream Lesen, einen Puffer von Zeichen aus dem zugrunde liegenden OS-stream der liest würde außerhalb der Reihenfolge angezeigt werden. Ebenso, wenn beide stdout und std::cout verwendet unabhängigen Puffer-Zeichen erscheinen würde, um unerwartete, wenn ein Benutzer schreibt sowohl auf beiden streams. Als ein Ergebnis, gibt es spezielle Regeln, die auf die standard-C++ - stream-Objekte (d.h. std::cin, std::cout, std::cerr, und std::clog und Ihre wide-character Gegenstücke), die Mandat, dass Sie eine Synchronisierung mit Ihren jeweiligen <stdio> Gegenstück. Effektiv, dies bedeutet, dass speziell diese C++ - Objekte verwenden Sie entweder eine gemeinsame Umsetzung direkt oder, dass Sie umgesetzt werden in Bezug auf <stdio> und nicht buffer-Zeichen.

Es wurde erkannt, dass die Kosten für diese Synchronisation ist ganz wesentlich, wenn die Implementierungen nicht teilen, eine gemeinsame Basis und kann unnötig sein, für einige Benutzer: wenn ein Benutzer verwendet nur <iostream> er will nicht zahlen für die zusätzliche Dereferenzierung und, noch wichtiger, er will nicht bezahlen für die extra Kosten, die nicht mit einem Puffer. Für die sorgfältige Implementierung werden die Kosten nicht mit einem Puffer durchaus erheblich sein kann, weil es bedeutet, dass bestimmte Vorgänge am Ende mit zu tun, eine überprüfung und ggf. eine virtuelle Funktion Aufruf in jedem Schleifendurchlauf, anstatt nur einmal in eine Weile. So std::sync_with_stdio() können verwendet werden, um diese Synchronisierung ausschaltet, was bedeutet, dass die standard-stream-Objekte ändern Ihre interne Implementierung mehr oder weniger vollständig. Da die stream-Puffer der standard-stream-Objekte können ersetzt werden, durch einen Nutzer, leider ist die stream-Puffer kann nicht ersetzt werden, aber die interne Implementierung der stream-Puffer können verändert werden.

In guten Implementierungen der <iostream> Bibliothek alle dies betrifft aber nur die standard-stream-Objekte. Das heißt, Datei-streams werden sollte, völlig unberührt. Allerdings, wenn Sie möchten, verwenden Sie die standard-stream-Objekte und wollen eine gute Leistung erzielen, die Sie eindeutig nicht wollen, zu mischen <stdio> und <iostream> und Sie wollen, schalten Sie die Synchronisierung aus. Vor allem, wenn man I/O-performance zwischen <stdio> und <iostream> Sie sollten sich dessen bewusst sein.

Okay, hier ist was ich gefunden habe.

Eigentlich die I/O ist letztlich durchgeführt von native Systemaufrufe und-Funktionen.

Nun, nehmen Sie Microsoft Windows zum Beispiel. Es gibt tatsächlich verfügbare Griffe für STDIN , STDIO etc (siehe hier). Also im Grunde, sowohl die C++ iostream - und C - stdio rufen Sie die native-system-Funktionen, die C++ iostream nicht umbrochen, C-I/O-Funktionen (in modernen Implementierungen). Es ruft die native-system-Methoden direkt.

Auch, fand ich dies:

Einmal stdin, stdout und stderr umgeleitet werden, standard-C-Funktionen wie printf() und gets() kann verwendet werden, ohne änderung, für die Kommunikation mit der Win32-Konsole. Aber was ist C++ I/O streams? Da cin, cout, cerr und clog sind eng verbunden mit C stdin, stdout, und stderr, würden Sie erwarten, dass Sie sich ähnlich Verhalten. Das ist halb richtig.

C++ I/O-streams kommen tatsächlich in zwei Geschmacksrichtungen: template und non - template. Die älteren, nicht-template-version der I/O-streams wird langsam ersetzt durch eine neuere template-Stil des streams zunächst definiert der Standard Template Library (STL) und die nun aufgenommen wird in der ANSI-C++ standard. Visual C++ v5 bietet beide Arten und ermöglicht Ihnen die Auswahl zwischen den beiden durch die Einbeziehung verschiedener header-Dateien. STL-I/O-streams arbeiten, wie Sie erwarten würden, automatisch mit jedem neu umgeleitet stdio Griffe. Non-template-I/O-streams, jedoch nicht wie erwartet funktionieren. Zu entdecken, warum, schaute ich in den Quelltext, bequem auf der Visual C++ - CD-ROM.

Das problem ist, dass das ältere I/O-streams wurden entwickelt, um UNIX-Stil "Datei-Deskriptoren," wo die ganzen zahlen verwendet statt der handles (0 für stdin, 1 für stdout und so weiter). Das ist bequem für UNIX-Implementierungen, aber Win32-C-Compiler haben einen weiteren I/O-Ebene zu vertreten, dass der Stil von I/O, da Win32 nicht kompatibel set von Funktionen. In jedem Fall, wenn Sie anrufen _open_osfhandle() so verknüpfen Sie eine neue Win32-handle mit (zum Beispiel) stdout, es hat keine Auswirkung auf die andere Ebene der I/O-code. Daher, Datei-Deskriptor 1 wird weiterhin mit der gleichen zugrunde liegenden Win32-handle als zuvor, und das senden der Ausgabe an cout produziert nicht die gewünschte Wirkung.

Glücklicherweise, Designer des ursprünglichen I/O-stream-Paket, sah das problem und bot eine saubere und sinnvolle Lösung. Die Basisklasse ios stellt eine statische Funktion, sync_with_stdio(), die bewirkt, dass die Bibliothek um änderungen in der zugrunde liegenden Datei-Deskriptoren zu reflektieren änderungen in der standard-I/O-Schicht. Das ist zwar nicht unbedingt notwendig für STL-I/O-streams, kann es nicht Schaden, und lässt mich schreiben code, der funktioniert einwandfrei mit der neuen oder alten form von I/O-streams.

(Quelle)

Daher ruft sync_with_stdio() tatsächlich Veränderungen der zugrunde liegenden Datei-Deskriptoren. Es war in der Tat Hinzugefügt, die von den Designern zur Sicherstellung der Kompatibilität der älteren C++ - I/O-Systeme wie Windows-32 die verwendeten Griffe statt Integer.

Beachten Sie, dass die Verwendung sync_with_stdio() ist nicht notwendig, mit modernen C++ - template-basierte STL I/O.

Sie sind das gleiche, aber man könnte auch gepuffert werden, separarately. Dies könnte sich auf code, der mischt das verwenden von C-und C++ - I/O, wie diese

std::cout << "Hello ";
printf("%s", "world");
std::cout << "!\n";

Für diese Arbeit, die zugrunde liegenden streams synchronisiert werden muss irgendwie. Auf manchen Systemen ist dieser könnte bedeuten, dass die performance leiden könnte.

So, der standard ermöglicht es, Sie zu nennen std::sync_with_stdio(false) zu sagen, dass Sie kümmern sich nicht darum, code wie folgt, aber würde es vorziehen, um die standard-streams arbeiten, so schnell wie möglich ob es einen Unterschied macht. Auf vielen Systemen ist es nicht einen Unterschied machen.