更快的 I/O 方法的工作答案

【问题标题】：working of a faster I/O method更快的 I/O 方法的工作
【发布时间】：2014-07-25 15:39:11
【问题描述】：

我正在研究更快的 I/O 方法来解决编程问题，我发现了这种使用getchar_unlocked() 的方法（虽然有风险但仍然存在）。

我环顾四周，但不知道它是如何扫描整数值的或者换句话说，这 4 行是什么意思以及它们在 scanint() 函数中的工作方式定义如下

#include<iostream>
#include<cstdio>
#define gc getchar_unlocked

void scanint(int &x)
{
    register int c = gc();
    x = 0;
    for(;(c<48 || c>57);c = gc());
    for(;c>47 && c<58;c = gc())   
        {x = (x<<1) + (x<<3) + c - 48;}
}

int main()
{   
    int n,k;
    scanint(n);
    scanint(k);
    int cnt=0;
    while(n--)
    {
     int num;
     scanint(num);
     if(num%k==0)cnt++; 
    }    
    printf("%d",cnt);
    return 0;             
}

【问题讨论】：

这个程序的预期输入是什么？
它读取单个char 值直到找到非数字字符，并将数字添加到输出int 参数。
代码扫描有符号整数，但对所有负值都失败。
很好奇，当代码可以使用c<'0' || c>'9' 并且更容易理解时，为什么还要使用c<48 || c>57？
所使用的格式和约定总体上令人震惊

标签： c++ c iostream getchar

【解决方案1】：

代码具有字符'0' 和'9' 的硬编码ASCII 值，因此它会跳过不在该范围内的任何内容（您感兴趣的四行中的第一个for 循环）。

然后，当它看到 '0' - '9' 范围内的字符时，它将其运行总数乘以 10（通过将其左移一次使其加倍，然后将其添加到自身左移三倍，这就像乘以8) 并添加当前字符 - '0' 的代码。

【讨论】：

【解决方案2】：

'0' 的 ASCII 值是 48，后面的每个数字多一位。即'1'->49、'2'->50...等等。

这样做的副作用是，如果你取一个字符数字，意思是'0' 和'9' 之间的某个数字，然后从中减去'0' 的ASCII 值，那么你会得到那个数字的整数值。

所以在x = (x<<1) + (x<<3) + c - 48; 行中，c-48 部分将数字字符（ASCII 编码字符）转换为 0-9 之间的数字，表示该字符。

(x<<1)+(x<<3) 与x * 10 相同，（更多信息，请查看http://en.wikipedia.org/wiki/Multiplication_algorithm#Shift_and_add 和How can I multiply and divide using only bit shifting and adding? ）实际上这部分代码被不必要地混淆了。编译器可以通过多种不同的方式优化乘法以使其尽可能快，因此我们不需要手动实现位移。不过，这构成了一个有趣的大学水平谜题。

for(;(c<48 || c>57);c = gc()); 这个循环将忽略所有字符，直到它接收到一个在'0' 到'9' 范围内的字符。因此，如果用户从输入空格或任何其他字符开始，它将被简单地忽略。

当代码到达for(;c>47 && c<58;c = gc()) {x = (x<<1) + (x<<3) + c - 48;} 行时，变量c 已经初始化为用户输入的第一个数字。此循环将初始化留空，因此控制流将直接进入循环并在键入每个字符时开始计算数字。

只要用户继续输入数字，循环就会继续，只要用户输入数字以外的内容，循环就会终止，最终确定数字。

在用户不断输入数字之前，x = (x<<1) + (x<<3) + c - 48; 行将不断重复执行，每次c 都是刚刚输入的字符。 x 将自己乘以 10 并添加新数字。

假设用户输入 2014。下面是 c 和 x 中的值的进度。

c = '2' #ASCII value 50
x = 2
c = '0' #ASCII value 48
x = 20
c = '1' #ASCII value 49
x = 201
c = '4' #ASCII value 52
x = 2014

HTH。

【讨论】：

【解决方案3】：

线

for(;(c<48 || c>57);c = gc());

读取不在'0' 到'9' 之间的字符。

线

for(;c>47 && c<58;c = gc())

一一读取'0'到'9'之间的字符。

线

{x = (x<<1) + (x<<3) + c - 48;}

简单地等同于

x = 10 * x + c - 48;

这个函数的简化版可以改写为：

#define gc getchar_unlocked
int read_int()
{
    char c = gc();
    while(c<'0' || c>'9')
       c = gc();
    int ret = 0;
    while(c>='0' && c<='9')
    {
        ret = 10 * ret + c - 48;
        c = gc();
    }
    return ret;
}

【讨论】：