C++ 实验：cout 与 printf 输出速度对比

输出时间约为 15ms。将 cout << 1 换成 printf("1")，平均时间直接降至 10ms。此时 printf 较快。

文件读写

文件重定向 + printf 的速度：

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<chrono>
using namespace std;
int main(){
    auto program_start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    freopen("test.out","w",stdout);
    for(int i = 0; i < 100; i ++){
        printf("1");
    }
    auto program_end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    auto total_duration = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(program_end - program_start);
    cout << "time:" << total_duration.count() << "ms" << std::endl;
    fclose(stdout);
    return 0;
}

输出：0ms。

文件流 (fout) 的表现：

#include<fstream>
#include<chrono>
using namespace std;
int main(){
    auto program_start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    ofstream fout("test.out");
    for(int i = 0; i < 100; i ++){
        fout << 1;
    }
    auto program_end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    auto total_duration = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(program_end - program_start);
    fout << "time:" << total_duration.count() << "ms" << std::endl;
    fclose(stdout);
    return 0;
}

输出：0ms。

小规模文件操作和 std 相比速度相当。

加大数据量

输出 100000 个 1：

#include<fstream>
#include<chrono>
using namespace std;
int main(){
    auto program_start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    ofstream fout("test.out");
    for(int i = 0; i < 100000; i ++){
        fout << 1;
    }
    auto program_end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    auto total_duration = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(program_end - program_start);
    fout << endl << "time:" << total_duration.count() << "ms" << endl;
    fclose(stdout);
    return 0;
}

输出：1ms。

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<chrono>
using namespace std;
int main(){
    auto program_start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    freopen("test.out","w",stdout);
    for(int i = 0; i < 100000; i ++){
        printf("1");
    }
    auto program_end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    auto total_duration = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(program_end - program_start);
    cout << endl << "time:" << total_duration.count() << "ms" << std::endl;
    fclose(stdout);
    return 0;
}

输出：6ms。

为了真正显现出两者速度的差别，加大数据至 1000000 个 1：

这一次，即使是 printf 也花了 56 毫秒。测 cout，结果竟是 27 毫秒。测了 10 次，最慢就是 27 毫秒。因此这个数据正式破除了一个言论：cout 永远比 printf 慢。事实证明，它在文件读写更胜一筹。

这次使用的是文件重定向，而文件流 (fout) 的表现则更让人惊讶：仅仅 16 毫秒。

实验结论

数据分析

• 在小数据量情况下，cout 确实慢于 printf，cout 由于需要维护类型安全并可能与 C 标准流同步，其单次函数调用的开销略高于 printf。
• 在文件读写且中小数据量时，两者相差不多，因为重定向和文件流的缓冲区都够大，磁盘 IO 会在关闭文件时统一处理。
• 在大规模文件读写时，cout 和 fout 更大缓冲区的好处就出来了：真实磁盘 IO 次数少很多。因此它们相对缓冲区小且更保守的 printf 快。
• cout 的输出在文件 IO 时还得重定向，fout 根本不用，缓冲区策略也激进，磁盘 IO 更少，所以在所有文件测试中都领先。

建议

对于常规 OJ 刷题，推荐 cout（求速度使用 ios::sync_with_stdio(false);，会关闭与 C 标准流的同步）；对于需格式化输出的时候，iomanip 内的工具开销较大，所以推荐 printf；正规比赛时，还得用 fout 等，重定向顺手但相对其较慢。

注意：使用 cout 时少用 std::endl，会自动清空缓冲区，多一次 IO。