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一、前言

之前写题遇到大数据量（cin、cout 数据量级达到 1e5、1e6 ），因为考虑 IO 性能报错 TLE，故选择 scanf、printf 替代 cin、cout，以解决问题。一直以来没有深入研究其中原因，只知关键词——同步，虽是本质但差之千里，今究其因，记录本文。

针对上述场景无法 AC，起因是打 LC 周赛发现 top 选手用的下述代码：

// 已做相关改进，包括 cin.tie(0) 被替换为 cin.tie(nullptr)，删掉不必要的 cout.tie(0)，因不涉及本文主题故不详细展开
using namespace std;
ios::sync_with_stdio(false);
cin.tie(nullptr);

题目

（以本题最短路，报错 TLE 为例——附题解传送）

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二、ios::sync_with_stdio(false)

在调用 ios::sync_with_stdio(false) 后，cout 与 stdout 不再共享同一块缓冲区，它们分别管理自己的缓冲区。简述，函数作用为设置标准 C++ 流是否与标准 C 流在每次输入/输出操作后同步（官方文档，见下图）。

正是因为这种同步，所以 cin、cout 比 scanf、printf 速度要慢，如果我们在使用 cin、cout 输入输出前加一句 ios::sync_with_stdio(false)，即取消缓冲区同步，可节省时间，效率与 scanf、printf 相差无几。

具体功能，需要注意以下几点：

1、实践中，这表示同步的 C++ 流为无缓冲，而每次 C++ 流上的 I/O 都立即应用到对应 C 流的缓冲区。这使得能自由地混合 C++ 与 C I/O 。
2、同步的 C++ 流保证为线程安全（从多个线程输出的单独字符可能交错，但无数据竞争）。
3、若关闭同步，则允许 C++ 标准流独立地缓冲其 I/O ，可认为这在某些情况下更快。
4、所有八个标准 C++ 流默认与其相应的 C 流同步。
5、若在标准流上已出现 I/O 后调用此函数，则行为是实现定义的：有的实现无效果，有的实现销毁读取缓冲区。

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三、cin.tie(nullptr)

tie 是一个函数，将两个 stream 绑定，空指针的话返回当前输出流指针（官方文档，见下图）。

函数介绍（注意返回值）：

std::basic_ostream<CharT,Traits>* tie() const; // 返回当前联系流。若无联系流，则返回空指针。
std::basic_ostream<CharT,Traits>* tie( std::basic_ostream<CharT,Traits>* str ); // 设置当前联系流为 str ，返回操作前的联系流。若无联系流，则返回空指针。

cin 默认是与 cout 绑定，所以每次 cin 操作的时候都在联系流（即输出流）调用 flush()，这样增加了 IO 负担，通过 cin.tie(nullptr) 来解除 cin 和 cout 之间的绑定，进一步加快执行效率。同时，解除绑定带来的效果，详述如下：

cin 默认绑定了 cout 来同步在控制台输出。“绑定”的效果，每当被“绑定”的对象有出入或输出操作，就会即时刷新（本质，在一定刷新频率下刷新）“绑定”的对象的缓冲区，以达到即时回显的效果。cout 没有默认绑定其他输出，所以 cout.tie() 获取到空指针。

代码验证：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    cout << "cin.tie(): " << cin.tie() << endl;
    cout << "cin.tie(nullptr): " << cin.tie(nullptr) << endl; // 返回操作前的联系流
    cout << "cin.tie(): " << cin.tie() << endl;
    cout << endl;
    cout << "cerr.tie(): " << cerr.tie() << endl;
    cout << "cerr.tie(nullptr): " << cerr.tie(nullptr) << endl; // 返回操作前的联系流
    cout << "cin.tie(): " << cin.tie() << endl;
    cout << endl;
    cout << "clog.tie(): " << clog.tie() << endl;
    cout << "cout.tie(): " << cout.tie() << endl;
    return 0;
}

输出：

cin.tie(): 0x55dea3046140
cin.tie(nullptr): 0x55dea3046140
cin.tie(): 0

cerr.tie(): 0x55dea3046140
cerr.tie(nullptr): 0x55dea3046140
cin.tie(): 0

clog.tie(): 0
cout.tie(): 0

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四、小结

对文章内容有不解，请随时留言。

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