c - I/O 到屏幕/标准输出

Question

我注意到，在我编写的任何程序中，如果我在监视器上进行大量打印（即printf或fprintf (stderr, "...")），执行时间会明显变慢。

我认为由于磁盘的物理限制，写入磁盘会很慢。我不确定为什么打印到屏幕会显着减慢程序速度。

Answer 1

写入终端并不是很快，也不是为了快速而设计的，因为通常进入标准输出的唯一内容是用户的信息片段，用户受他或她阅读内容的速度限制。

当您在例如终端上写信时。linux，会发生以下事情（也许）。在每两个连续步骤之间调用内核：

1. 您的程序发出写入系统调用来写入数据。
2. 内核恢复您的终端模拟器并产生写入终端设备的数据
3. 终端仿真器渲染其帧的新状态并将其发送到 X 服务器
4. X 服务器操作内存映射的显示区域
5. 内核告诉你的显卡交换缓冲区

这些步骤很多......由于终端输出通常只是行缓冲，所以这种情况经常发生。

Answer 2

根据屏幕的类型、大小、显卡或任何输出经过，是的，打印内容会显着增加执行时间。很可能打印到磁盘实际上更快 - 磁盘每秒可能需要几兆字节（理论上在现代 SATA 驱动器上大约 300-600MB/s，但实际上，迟早会比这慢，因为磁盘实际上需要将数据移动到磁盘内的盘片上——但它们也有很大的缓存，因此写入 16MB 或 32MB 可能需要相当长的时间）。尝试在您的代码中添加一些时间戳（如果您还没有）并myprog与myprog > file和比较myprog > /dev/null（或NUL：如果你是Windows），看看哪个需要更多时间——我敢打赌它是进入屏幕的那个——写入空设备是最快的，但只有一点点。

打印到屏幕的最大问题是滚动 - 这意味着“随机播放所有内容”，即使使用聪明的硬件，也可能需要相当多的像素来随机播放。请记住，现代显卡更倾向于绘制 3D，这与滚动 2D 文本屏幕的方式完全不同。

当然，最重要的是，您的应用程序本身需要更多时间，因为您正在调用 printf 或类似的函数，这些函数并不完全是微不足道的函数，因此如果您打印很多东西， printf 本身需要一些时间 - 对于程序使用简单的代码，这可能是完成实际工作所需时间的 10 倍，即使数据变为“null”。

Answer 3

printf() 通常在打印到屏幕（终端）时进行行缓冲，这会使输出变慢。

您可以设置stdout使用setvbuf()的缓冲区大小。