【C/C++】计时函数比较

2019-11-10 21:08:15

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供稿：网友

转自：http://www.cnblogs.com/dwdxdy/p/3214905.html

目前，存在着各种计时函数，一般的处理都是先调用计时函数，记下当前时间tstart，然后处理一段程序，再调用计时函数，记下处理后的时间tend，再tend和tstart做差，就可以得到程序的执行时间，但是各种计时函数的精度不一样.下面对各种计时函数，做些简单记录.

　　方法1,time()获取当前的系统时间，返回的结果是一个time_t类型，其实就是一个大整数，其值表示从CUT（Coordinated Universal Time）时间1970年1月1日00:00:00（称为UNIX系统的Epoch时间）到当前时刻的秒数.

void test1(){ time_t start,stop; start = time(NULL); foo();//dosomething stop = time(NULL); PRintf("Use Time:%ld/n",(stop-start));}

　　方法2,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，在MSDN中称之为挂钟时间（wal-clock）

常量CLOCKS_PER_SEC，它用来表示一秒钟会有多少个时钟计时单元

void test2(){ double dur; clock_t start,end; start = clock(); foo();//dosomething end = clock(); dur = (double)(end - start); printf("Use Time:%f/n",(dur/CLOCKS_PER_SEC));}

方法3,timeGetTime()函数以毫秒计的系统时间。该时间为从系统开启算起所经过的时间,是windows api

void test3(){ DWord t1,t2; t1 = timeGetTime(); foo();//dosomething t2 = timeGetTime(); printf("Use Time:%f/n",(t2-t1)*1.0/1000);}

方法4,QueryPerformanceCounter()这个函数返回高精确度性能计数器的值,它可以以微妙为单位计时.但是QueryPerformanceCounter()确切的精确计时的最小单位是与系统有关的,所以,必须要查询系统以得到QueryPerformanceCounter()返回的嘀哒声的频率.QueryPerformanceFrequency()提供了这个频率值,返回每秒嘀哒声的个数.

void test4(){ LARGE_INTEGER t1,t2,tc; QueryPerformanceFrequency(&tc); QueryPerformanceCounter(&t1); foo();//dosomething QueryPerformanceCounter(&t2); printf("Use Time:%f/n",(t2.QuadPart - t1.QuadPart)*1.0/tc.QuadPart);}

方法5,GetTickCount返回（retrieve）从操作系统启动到现在所经过（elapsed）的毫秒数，它的返回值是DWORD

void test5(){ DWORD t1,t2; t1 = GetTickCount(); foo();//dosomething t2 = GetTickCount(); printf("Use Time:%f/n",(t2-t1)*1.0/1000);}

方法6,RDTSC指令，在Intel Pentium以上级别的CPU中，有一个称为“时间戳（Time Stamp）”的部件，它以64位无符号整型数的格式，记录了自CPU上电以来所经过的时钟周期数。由于目前的CPU主频都非常高，因此这个部件可以达到纳秒级的计时精度。这个精确性是上述几种方法所无法比拟的.在Pentium以上的CPU中，提供了一条机器指令RDTSC（Read Time Stamp Counter）来读取这个时间戳的数字，并将其保存在EDX:EAX寄存器对中。由于EDX:EAX寄存器对恰好是Win32平台下C++语言保存函数返回值的寄存器，所以我们可以把这条指令看成是一个普通的函数调用，因为RDTSC不被C++的内嵌汇编器直接支持，所以我们要用_emit伪指令直接嵌入该指令的机器码形式0X0F、0X31

inline unsigned __int64 GetCycleCount(){ __asm { _emit 0x0F; _emit 0x31; }}void test6(){ unsigned long t1,t2; t1 = (unsigned long)GetCycleCount(); foo();//dosomething t2 = (unsigned long)GetCycleCount(); printf("Use Time:%f/n",(t2 - t1)*1.0/FREQUENCY); //FREQUENCY指CPU的频率}

　　方法7,gettimeofday() linux环境下的计时函数，int gettimeofday ( struct timeval * tv , struct timezone * tz ),gettimeofday()会把目前的时间有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*/};void test7(){ struct timeval t1,t2; double timeuse; gettimeofday(&t1,NULL); foo(); gettimeofday(&t2,NULL); timeuse = t2.tv_sec - t1.tv_sec + (t2.tv_usec - t1.tv_usec)/1000000.0; printf("Use Time:%f/n",timeuse);}

　　方法8,linux环境下，用RDTSC指令计时.与方法6是一样的.只不过在linux实现方式有点差异.

#if defined (__i386__)static __inline__ unsigned long long GetCycleCount(void){ unsigned long long int x; __asm__ volatile("rdtsc":"=A"(x)); return x;}#elif defined (__x86_64__)static __inline__ unsigned long long GetCycleCount(void){ unsigned hi,lo; __asm__ volatile("rdtsc":"=a"(lo),"=d"(hi)); return ((unsigned long long)lo)|(((unsigned long long)hi)<<32);}#endifvoid test8(){ unsigned long t1,t2; t1 = (unsigned long)GetCycleCount(); foo();//dosomething t2 = (unsigned long)GetCycleCount(); printf("Use Time:%f/n",(t2 - t1)*1.0/FREQUENCY); //FREQUENCY CPU的频率}

简单的比较表格如下

序号函数类型精度级别时间 1 time C系统调用低 <1s 2 clcok C系统调用低 <10ms 3 timeGetTime Windows API 中 <1ms 4 QueryPerformanceCounter Windows API 高 <0.1ms 5 GetTickCount Windows API 中 <1ms 6 RDTSC 指令高 <0.1ms 7 gettimeofday linux环境下C系统调用高 <0.1ms

　　总结，方法1,2,7,8可以在linux环境下执行，方法1,2,3,4,5,6可以在windows环境下执行.其中，timeGetTime()和GetTickCount()的返回值类型为DWORD，当统计的毫妙数过大时，将会使结果归0，影响统计结果. 测试结果，windows环境下，主频为1.6GHz，单位为秒.

1 Use Time:0 2 Use Time:0.390000 3 Use Time:0.388000 4 Use Time:0.394704 5 Use Time:0.407000 6 Use Time:0.398684 　　linux环境下，主频为2.67GHz，单位为秒

1 Use Time:1 2 Use Time:0.290000 7 Use Time:0.288476 8 Use Time:0.297843 由于time()计时函数的精度比较低，多次运行程序时，将会得到不同的结果，时而为0，时而为1

foo()函数如下：

void foo(){ long i; for (i=0;i<100000000;i++) { long a= 0; a = a+1; }}

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