在 C++ STL 中測量一個函式的執行時間
Jinku Hu
2023年10月12日
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使用
std::chrono::high_resolution_clock::now和std::chrono::duration_cast<std::chrono::seconds>來測量功能的執行時間 -
使用
std::chrono::high_resolution_clock::now和std::chrono::duration<double, std::milli>來測量函式的執行時間
本文將演示有關如何測量 C++ 中函式執行時間的多種方法。
使用 std::chrono::high_resolution_clock::now 和 std::chrono::duration_cast<std::chrono::seconds> 來測量功能的執行時間
std::chrono 名稱空間合併了 C++ STL 庫提供的所有日期和時間實用程式。後者提供了多種時鐘實現，其中之一是 std::chrono::high_resolution_clock，它對應於最小滴答週期的時鐘。但是請注意，此時鐘與硬體平臺有關，甚至多個標準庫的實現也有所不同，因此最好閱讀編譯器文件，並確保此文件適合於問題要求。測量函式執行時間的想法是從給定的時鐘中兩次檢索當前時間：函式呼叫之前和之後，然後計算兩個值之間的差。使用 now 內建方法檢索當前時間。一旦計算出差異，就應該在一定的時間單位內解釋它，這可以使用 std::chrono::duration_cast 實用程式來完成。在下面的示例中，我們將結果轉換為 std::chrono::seconds 單位，並使用 count 內建函式輸出該值。注意，程式碼示例中的 funcSleep 將暫停程式執行 3 秒鐘，然後將控制權返回給 main 函式。
#include <chrono>
#include <iostream>
#include <thread>
using std::cout;
using std::endl;
void funcSleep() { std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(3)); }
int main() {
auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
funcSleep();
auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
auto int_s = std::chrono::duration_cast<std::chrono::seconds>(end - start);
std::cout << "funcSleep() elapsed time is " << int_s.count() << " seconds )"
<< std::endl;
return EXIT_SUCCESS;
}
輸出：
funcSleep() elapsed time is 3 seconds
使用 std::chrono::high_resolution_clock::now 和 std::chrono::duration<double, std::milli> 來測量函式的執行時間
與前一個程式碼將時間單位儲存為整數值相反，下一個示例在 std::chrono::duration<double, std::milli> 型別中將間隔值儲存為浮點數。std::chrono::duration 是用於表示時間間隔的通用類别範本。最後，使用 count 函式檢索間隔值，此時可以將其列印到 cout 流中。
#include <chrono>
#include <iostream>
#include <thread>
using std::cout;
using std::endl;
void funcSleep() { std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(3)); }
int main() {
auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
funcSleep();
auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
std::chrono::duration<double, std::milli> float_ms = end - start;
std::cout << "funcSleep() elapsed time is " << float_ms.count()
<< " milliseconds" << std::endl;
return EXIT_SUCCESS;
}
輸出：
funcSleep() elapsed time is 3000.27 milliseconds
過去的兩個示例測量了一個函式，該函式通常花費固定時間，但是可以使用類似的方法來計算給定程式碼塊的執行時間。例如，以下程式碼片段演示了隨機整數生成函式，該函式需要更多可變間隔來執行。請注意，這次，我們使用了兩種方法來顯示時間，以毫秒為單位，以秒為單位。
#include <chrono>
#include <iostream>
#include <thread>
using std::cout;
using std::endl;
constexpr int WIDTH = 1000000;
void generateNumbers(int arr[]) {
std::srand(std::time(nullptr));
for (size_t i = 0; i < WIDTH; i++) {
arr[i] = std::rand();
}
}
int main() {
int *arr = new int[WIDTH];
auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
generateNumbers(arr);
auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
std::chrono::duration<double, std::milli> float_ms = end - start;
auto int_ms =
std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(end - start);
std::chrono::duration<long, std::micro> int_usec = int_ms;
std::cout << "generateNumbers() elapsed time is " << float_ms.count()
<< " ms "
<< "( " << int_ms.count() << " milliseconds )" << std::endl;
delete[] arr;
return EXIT_SUCCESS;
}
輸出：
generateNumbers() elapsed time is 30.7443 ms ( 30 milliseconds )
作者： Jinku Hu
