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如何在C++中测量程序运行时间

2023-07-11 20:29:22 深夜i -- --

C++ 测量程序运行时间

在C++中测量程序运行时间是优化程序的重要方法之一。可以通过测量程序花费的时间来分析程序的效率。在C++中，有几种方法可以测量程序运行时间。

一种方法是使用time()函数。这个方法很方便，但是并不是很精确，因为它的时间分辨率比较低，只能达到一秒。

另外一种方法是使用chrono库。在C++11中引入的chrono库提供了高精度计时器，可以用来测量程序的运行时间。这个库中包括了高精度的时钟，可以精确地测量程序执行的时间。下面是一个简单的例子：


#include <iostream>
#include <chrono>
using namespace std::chrono;
int main()
{
  auto start = high_resolution_clock::now();
  // Code to be timed
  auto stop = high_resolution_clock::now();
  auto duration = duration_cast<microseconds>(stop - start);
  std::cout << "Time taken by function: " << duration.count() << " microseconds." << std::endl;
  return 0;
}

在上面的例子中，我们使用了high_resolution_clock来获取当前时间。我们使用auto关键字使编译器自动推导变量类型，并使用duration_cast来将时间转换成microseconds单位。最后，我们使用duration.count()函数来获取时间，以便输出它。

还有一种方法是使用查询性能计数器。性能计数器是一种硬件计数器，用于记录处理器运行的时钟周期数。这种方法是最精确的，但是需要硬件的支持。

在C++中，我们可以使用__rdtsc()来查询性能计数器的状态。__rdtsc()是一个内置函数，可以返回处理器的时钟周期数。下面是一个简单的例子：


#include <iostream>
#include <stdint.h>
uint64_t rdtsc()
{
 unsigned int lo, hi;
 __asm__ volatile
 (
  "rdtsc\n" // Load the Time Stamp Counter into EDX:EAX
  "mov %%eax, %0\n"
  "mov %%edx, %1\n"
  : "=r" (lo), "=r" (hi)
  :
  : "%rax", "%rbx", "%rcx", "%rdx"
 );
 return ((uint64_t)hi << 32) | "=r" (hi)
  :
  : "%rax"
int main()
{
  uint64_t start = rdtsc();
  // Code to be timed
  uint64_t stop = rdtsc();
  uint64_t duration = stop - start;
  std::cout << "Time taken by function: " << duration << " cycles." << std::endl;
  return 0;
}

在上面的例子中，我们使用了__asm__关键字来执行内联汇编代码。在汇编代码中，我们使用rdtsc指令来查询处理器的时钟周期数，并将结果保存在lo和hi变量中。我们使用了volatile关键字来告诉编译器不要对这条指令进行优化，以避免影响结果的精度。最后，我们使用uint64_t类型的变量来保存时间，以便输出它。

总结来说，测量C++程序的运行时间有很多方法，但是时间的精度和可靠性是一个值得考虑的问题。无论选择哪种方法，都需要注意代码的优化和性能调整，以确保结果的可靠性和准确性。

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