第四章，效率

23-考虑使用其他程序库

在检索程序性能瓶颈时，要把引用的程序库这一因素考虑进来，可以思考是否可以替换程序库或修改程序库来提升性能

举例，在以前，iostream库明显慢于stdio，即使iostream有类型安全特性，并且可以扩充（采用面向对象设计，允许用户自定义类型无缝接入流操作）；如今可以使用下面的语句设置来得到一个高效的iostream

// 关闭与C标准IO的同步
std::ios::sync_with_stdio(false);
// 解除cin与cout的绑定
std::cin.tie(nullptr);

//这也是iostream比stdio慢的原因：
//1、与stdio同步: cin/cout默认与scanf/printf保持同步，确保混用时输出顺序正确，但带来巨大花销
//2、流绑定：cin默认绑定cout，每次输入前自动刷新输出缓冲区

引申： iostream扩充

1、运算符重载（最常用）
2、自定义流缓冲区: 通过继承std::streambuf实现自定义底层I/O

#include <streambuf>
#include <ostream>

// 示例：日志流缓冲区，自动添加时间戳
class LogStreamBuf : public std::streambuf {
protected:
    std::streambuf* dest;  
    bool at_line_start = true;
    
    virtual int overflow(int c) override {
        if (at_line_start && c != '\n') {
            const char* prefix = "[2026-03-19 14:00] ";
            dest->sputn(prefix, strlen(prefix));
        }
        at_line_start = (c == '\n');
        return dest->sputc(c);
    }
    
public:
    LogStreamBuf(std::streambuf* d) : dest(d) {}
};

// 使用自定义缓冲区
class LogStream : public std::ostream {
    LogStreamBuf buf;
public:
    LogStream(std::ostream& dest) 
        : std::ostream(&buf), buf(dest.rdbuf()) {}
};

LogStream log(std::cout);
log << "Hello World" << std::endl;  // 输出: [2026-03-19 14:00] Hello World

/*
输出效果等同：
     const char* prefix = "[2026-03-19 14:00] ";
     cout.rdbuf()->sputn(prefix, strlen(prefix));//向缓冲区写入字串
     cout << "Hello World" << std::endl;
*/

3、自定义locale/facet

#include <locale>
#include <iomanip>

// 自定义数字分隔符 facet
struct MoneyPunct : public std::numpunct<char> {
protected:
    virtual char do_thousands_sep() const override { return ','; }
    virtual std::string do_grouping() const override { return "\3"; } // 每3位分组
};

// 使用
std::locale loc(std::locale::classic(), new MoneyPunct);
std::cout.imbue(loc);
std::cout << std::fixed << 12345678.90;  // 输出: 12,345,678.90

4、自定义操纵器（Manipulators）

#include <iostream>
#include <iomanip>

// 自定义操纵器：设置颜色（简化示例）
struct Color {
    int code;
    Color(int c) : code(c) {}
};

std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Color& c) {
    // 实际实现会输出 ANSI 转义码
    return os << "\033[" << c.code << "m";
}

// 便利函数
Color red(31), green(32), reset(0);

// 用法
std::cout << red << "Error: " << reset << "File not found\n";

这些东西，也许在制作一个调试系统的时候会有用…