在 C++ STL 中测量一个函数的执行时间

  1. 使用 std::chrono::high_resolution_clock::nowstd::chrono::duration_cast<std::chrono::seconds> 来测量功能的执行时间
  2. 使用 std::chrono::high_resolution_clock::nowstd::chrono::duration<double, std::milli> 来测量函数的执行时间

本文将演示有关如何测量 C++ 中函数执行时间的多种方法。

使用 std::chrono::high_resolution_clock::nowstd::chrono::duration_cast<std::chrono::seconds> 来测量功能的执行时间

std::chrono 命名空间合并了 C++ STL 库提供的所有日期和时间实用程序。后者提供了多种时钟实现,其中之一是 std::chrono::high_resolution_clock,它对应于最小滴答周期的时钟。但是请注意,此时钟与硬件平台有关,甚至多个标准库的实现也有所不同,因此最好阅读编译器文档,并确保此文档适合于问题要求。测量函数执行时间的想法是从给定的时钟中两次检索当前时间:函数调用之前和之后,然后计算两个值之间的差。使用 now 内置方法检索当前时间。一旦计算出差异,就应该在一定的时间单位内解释它,这可以使用 std::chrono::duration_cast 实用程序来完成。在下面的示例中,我们将结果转换为 std::chrono::seconds 单位,并使用 count 内置函数输出该值。注意,代码示例中的 funcSleep 将暂停程序执行 3 秒钟,然后将控制权返回给 main 函数。

#include <iostream>
#include <chrono>
#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;
}

输出:

funcSleep() elapsed time is 3 seconds

使用 std::chrono::high_resolution_clock::nowstd::chrono::duration<double, std::milli> 来测量函数的执行时间

与前一个代码将时间单位保存为整数值相反,下一个示例在 std::chrono::duration<double, std::milli> 类型中将间隔值存储为浮点数。std::chrono::duration 是用于表示时间间隔的通用类模板。最后,使用 count 函数检索间隔值,此时可以将其打印到 cout 流中。

#include <iostream>
#include <chrono>
#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;
}

输出:

funcSleep() elapsed time is 3000.27 milliseconds

过去的两个示例测量了一个函数,该函数通常花费固定时间,但是可以使用类似的方法来计算给定代码块的执行时间。例如,以下代码片段演示了随机整数生成函数,该函数需要更多可变间隔来执行。请注意,这次,我们使用了两种方法来显示时间,以毫秒为单位,以秒为单位。

#include <iostream>
#include <chrono>
#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;
}

输出:

generateNumbers() elapsed time is 30.7443 ms ( 30 milliseconds )

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