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C++高精度计时方法总结(测试函数运行时间)

一、clock()函数——毫妙级

C系统调用方法,所需头文件ctime/time.h,即windows和linux都可以使用。

1、clock()返回类型为clock_t类型
2、clock_t实际为long 类型, typedef long clock_t
3、clock() 函数,返回从 开启这个程序进程 到 程序中调用clock()函数 时之间的CPU时钟计时单元(clock tick)数(挂钟时间),返回单位是毫秒
4、可以用常量CLOCKS_PER_SEC, 这个常量表示每一秒(per second)有多少个时钟计时单元

#include <time.h>   //引入头文件
void time1()
{
clock_t start, end;
start = clock();

fun();  //需计时的函数

end = clock();  
cout << "elapsed time in clock = " << double(end - start) << "ms" << endl;  
}

二、GetTickCount()函数(精度16ms左右)——毫妙级

GetTickCount()是一个Windows API,所需头文件为<windows.h>。是通过计算从函数开始运行计时,直到函数运行结束所求出函数的运行时间。它返回从操作系统启动所经过的毫秒数,

此处需要注意的是,这个函数所求的的运行时间并非准确运行时间,不过相对来说比较准确,它的精度和CPU有关,一般精度在16ms左右,由于GetTickCount()返回值以32位的双字类型DWORD存储,所以它的存储最大值是(2^32-1) ms约为49.71天,一旦一个程序运行时间超过这个值,这个数字就会归为0。

#include <windows.h>   //引入头文件
void time2()
{
DWORD t1, t2;
t1 = GetTickCount();

fun();  //需计时的函数

t2 = GetTickCount();
cout << "elapsed time in GetTickCount = " << double(t2 - t1) << "ms" << endl;
}

三、高精度时控函数QueryPerformanceCounter()——微妙级

原理:
这里使用高精度时控函数QueryPerformanceFrequency(),QueryPerformanceCounter()
它们是两个精度很高的函数,精度单位为微秒。使用QueryPerformanceCounter()即可获取这个高精度计时器的值,但是由于机器的原因,它们实际上的精度会大幅度受到机器运作的影响,则必须向系统查询它们确切的运作频率QueryPerformanceFrequency()函数提供了这个功能,可以通过这一个函数来获取高精度计时器的运作频率(在一秒钟之内它的运作次数),用两次调用QueryPerformanceCounter()函数的结果做差除以QueryPerformanceFrequency()的运作频率即可求出在两次“时间获取”之间所经过的时间。在其中放入想要测量时间的算法代码,就可以得知算法的运行时长。

精度: 计算机获取硬件支持,精度比较高,可以通过它判断其他时间函数的精度范围。

//QueryPerformanceCounter()是一个Windows API,所需头文件为<windows.h>
#include <windows.h>   //引入头文件
void time3()
{
LARGE_INTEGER t1, t2, tc;
QueryPerformanceFrequency(&tc);
QueryPerformanceCounter(&t1);

fun();  //需计时的函数

QueryPerformanceCounter(&t2);
double time = (double)(t2.QuadPart - t1.QuadPart) / (double)tc.QuadPart;
cout << "elapsed time in QuadPart = " << time * 1000 << "ms" << endl;
}

四、高精度计时chrono函数——纳妙级

C++11 中的 chrono 库提供了精度最高为纳秒级的计时接口。由于是标准库中提供的功能,所以可以很好地跨平台使用。

下面来看一段使用 chrono 进行高精度计时的示例代码:

#include <iostream>
#include <chrono>
void time4()
{
// 计时开始时间点
// chrone 中常用的时钟类:
// - std::chrono::high_resolution_clock
//   - std::chrono::system_clock
//      - std::chrono::steady_clock
// 三种时钟类有一些区别,其中 high_resolution_clock 精度最高
auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();

// 要计时的代码段
fun();  
// 计时结束时间点
auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();

// 计算运行时间, 时间单位:
//      - std::chrono::seconds
//      - std::chrono::milliseconds
//      - std::chrono::microseconds
//      - std::chrono::nanoseconds
auto duration = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds> (end - start);

// 输出时间(给定时间单位)
cout << "elapsed time in chrono = " << duration.count()/1000.0 << "ms" << endl;
} 

其中,microseconds 表示微妙。除此之外,还有五种时间单位:hours, minutes, seconds, milliseconds, nanoseconds.

五、几种计时比较

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <thread>
#include <time.h>
#include <windows.h>

using namespace std;

void fun()
{
// 睡眠100ms
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
}
void compareTime()
{
LARGE_INTEGER t1, t2, tc;
QueryPerformanceFrequency(&tc);


clock_t start, end;

DWORD t11, t12;
start = clock();
t11 = GetTickCount();
QueryPerformanceCounter(&t1);
auto start1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();

fun();  //需计时的函数

end = clock();
t12 = GetTickCount();
QueryPerformanceCounter(&t2);
auto end1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
double time = (double)(t2.QuadPart - t1.QuadPart) / (double)tc.QuadPart;
auto duration = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds> (end1 - start1);

cout << "elapsed time in clock = " << double(end - start) << "ms" << endl;
cout << "elapsed time in GetTickCount = " << double(t12 - t11) << "ms" << endl;
cout << "elapsed time in QuadPart = " << time * 1000 << "ms" << endl;
cout << "elapsed time in chrono = " << duration.count() / 1000.0 << "ms" << endl;
}

在这里插入图片描述

六、linux下的计时函数gettimeofday()-未测试

gettimeofday() linux环境下的计时函数,int gettimeofday ( struct timeval * tv , struct timezone * tz ),gettimeofday()会把目前的时间由tv所指的结构返回,当地时区的信息则放到tz所指的结构中.

//timeval结构定义为:
struct timeval{
long tv_sec; /*秒*/
long tv_usec; /*微秒*/
};
//timezone 结构定义为:
struct timezone{
int tz_minuteswest; /*和Greenwich 时间差了多少分钟*/
int tz_dsttime; /*日光节约时间的状态*/
};

这个函数获取从1970年1月1日到现在经过的时间和时区(UTC时间),(按照linux的官方文档,时区已经不再使用,正常应该传NULL)。

调用代码:

#include <sys/time.h>   //引入头文件
int main()
{
    struct timeval t1,t2;
    double timeuse;
    gettimeofday(&t1,NULL);
 
    fun();
 
    gettimeofday(&t2,NULL);
    timeuse = (t2.tv_sec - t1.tv_sec) + (double)(t2.tv_usec - t1.tv_usec)/1000000.0;
 
    cout<<"time = "<<timeuse<<endl;  //输出时间(单位:s)
}

参考文献

C++下四种常用的程序运行时间的计时方法总结
C++中几种测试程序运行时间的方法


原文地址:https://blog.csdn.net/qq_44924694/article/details/141609474

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