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C++精准计时技巧
2023-07-04 22:42:37 深夜i     --     --
C++计时 计时精度 精准计时技巧 时间测量 高精度计时

C++是一种高级编程语言,经常被用于开发复杂的软件应用。在开发过程中,计算机的精准计时非常重要。尤其是对于游戏和实时应用程序来说,正确的计时是至关重要的。在本文中,我们将讨论一些C++中的精准计时技巧。

C++中使用的最常见方法是调用clock()函数,该函数返回从程序启动到当前执行位置的CPU时间。这种方法的精确度可以满足大多数应用程序的需求。但是对于需要更高精度的应用程序,clock()函数可能无法满足要求。

在C++11标准中,引入了一个新的函数chrono::high_resolution_clock,它提供了更高精度的计时方法。该函数使用系统时钟,并返回从启动到当前执行点的纳秒计时数。用法如下:


#include <chrono>

auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();

//在这里执行代码

auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();

auto duration = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(end - start).count();

这种方法非常有用,因为它允许我们将程序输出的计时精确到纳秒级别。

另一个计时技巧是使用系统计时器来进行精准计时。这可以通过C++中的 库中的clock_gettime()函数来实现。该函数接受一个变量,并返回一个timespec结构体,其中包括秒数和纳秒数。使用timespec结构体可以计算两个时间点之间的时间差。使用方式如下:


#include <ctime>

timespec start, end;

clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &start);

//在这里执行代码

clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &end);

long long diff_ns = (end.tv_sec - start.tv_sec) * 1000000000 + (end.tv_nsec - start.tv_nsec);

CLOCK_MONOTONIC是系统计时器的标志,可以确保计时器的精度不会随系统时钟的调整而改变。这种方法提供了更高的精度,可以精确到纳秒或更高级别。

在编写高度优化的代码时,一个非常有用的技巧是使用CPU自带的时间戳计数器来进行计时。这是由计算机硬件提供的,即使在大多数情况下也可以精确到CPU周期级别。要使用这种方法,可以使用C++中的asm代码将当前时间戳存储在变量中。使用方式如下:


#include <cstdio>

#include <cstdlib>

#include <cstdint>

#include <ctime>

#ifdef _WIN32

#include <intrin.h>

#pragma intrinsic(__rdtsc)

#else

uint64_t __rdtsc() {

  uint32_t hi, lo;

  __asm__ volatile("rdtsc" : "=a"(lo), "=d"(hi));

  return ((uint64_t) lo) | (((uint64_t) hi) << 32);

}

#endif

int main() {

  uint64_t start_cycle, end_cycle;

  start_cycle = __rdtsc();

  //在这里执行代码

  end_cycle = __rdtsc();

  printf("Cycle Count: %lu\n", end_cycle - start_cycle);

}

这种方法提供了非常高的精度,但必须注意,它只适用于特定的计算机和CPU架构。

在本文中,我们介绍了几种用于精确计时的C++技巧。对于大多数应用程序来说,clock()函数已经足够了。但是,对于需要更高精度和精确度的应用程序,我们可以使用chrono::high_resolution_clock、clock_gettime()和CPU时间戳计数器来实现。现在你可以编写更加精确的代码,并确保正确地计时。

  
  

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