测量 C++ 代码的运行时间？

Question

我想测量我的 C++ 代码的运行时间。执行我的代码大约需要 12 个小时，我想在我的代码执行结束时编写这个时间。如何在我的代码中做到这一点？

操作系统：Linux

Answer 1

如果你想用 printf() 打印测量的时间，你可以使用这个：

auto start = std::chrono::system_clock::now();
/* measured work */
auto end = std::chrono::system_clock::now();
auto elapsed = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(end - start);
printf("Time = %lld ms\n", static_cast<long long int>(elapsed.count()));

Answer 2

这是我使用的代码：

  const auto start = std::chrono::steady_clock::now();

  // Your code here.

  const auto end = std::chrono::steady_clock::now();
  std::chrono::duration<double> elapsed = end - start;
  std::cout << "Time in seconds: " << elapsed.count() << '\n';

您不想使用std::chrono::system_clock，因为它不是单调的！如果用户在您的代码中间更改时间，您的结果将是错误的——甚至可能是负数。 std::chrono::high_resolution_clock 可能会使用 std::chrono::system_clock 来实现，所以我也不建议这样做。

这段代码还避免了丑陋的演员表。

Answer 3

您还可以尝试一些自动启动和停止的计时器类，并收集有关在任何代码块中花费的平均、最大和最小时间以及调用次数的统计信息。这些 cxx-rtimer 类在 GitHub 上可用，并支持使用 std::chrono、clock_gettime() 或 boost::posix_time 作为后端时钟源。

使用这些计时器，您可以执行以下操作：

void timeCriticalFunction() {
    static rtimers::cxx11::DefaultTimer timer("expensive");
    auto scopedStartStop = timer.scopedStart();
    // Do something costly...
}

在程序完成时将计时统计信息写入 std::cerr。

Answer 4

我在我的一个项目中使用了这样的东西：

#include <sys/time.h>

struct timeval start, end;
gettimeofday(&start, NULL);
//Compute
gettimeofday(&end, NULL);
double elapsed = ((end.tv_sec - start.tv_sec) * 1000) 
        + (end.tv_usec / 1000 - start.tv_usec / 1000);

这是毫秒，它适用于 C 和 C++。

Answer 5

使用 std::chrono::steady_clock 而不是 std::chrono::system_clock 在 C++11 中测量运行时间。原因是（引用system_clock的文档）：

在大多数系统上，系统时间可以随时调整

而 stable_clock 是单调的，更适合测量间隔：

类 std::chrono::steady_clock 表示单调时钟。时间 这个时钟的点不能随着物理时间的推移而减少。 此时钟与挂钟时间无关，最适合 测量间隔。

这是一个例子：

auto start = std::chrono::steady_clock::now();
// do something
auto finish = std::chrono::steady_clock::now();
double elapsed_seconds = std::chrono::duration_cast<
  std::chrono::duration<double> >(finish - start).count();

一个实用的小技巧：如果您正在测量运行时间并想要报告秒数，std::chrono::duration_cast<std::chrono::seconds> 很少需要，因为它为您提供整个 秒数。要以 double 的形式获取时间（以秒为单位），请使用上面的示例。

Answer 6

如果你使用的是 C++11，你可以使用system_clock::now():

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

/* do some work */

auto end = std::chrono::system_clock::now();
auto elapsed = end - start;
std::cout << elapsed.count() << '\n';

您还可以指定用于表示持续时间的粒度：

// this constructs a duration object using milliseconds
auto elapsed =
    std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(end - start);

// this constructs a duration object using seconds
auto elapsed =
    std::chrono::duration_cast<std::chrono::seconds>(end - start);

如果您不能使用 C++11，请查看来自 Boost 的 chrono。

使用这样的标准库的最大好处是它们的可移植性非常高（例如，它们都可以在 Linux 和 Windows 中工作）。因此，如果您决定在之后移植您的应用程序，您不必太担心。

这些库也遵循现代 C++ 设计，而不是类似 C 的方法。

编辑：上面的例子可以用来测量wall-clock time。然而，这并不是衡量程序执行时间的唯一方法。首先，我们可以区分用户时间和系统时间：

• 用户时间：程序在user space中运行所花费的时间。
• 系统时间： 程序在系统（或内核）空间中运行所花费的时间。例如，当执行system call 时，程序会进入内核空间。

根据目标，可能需要或不需要将系统时间视为程序执行时间的一部分。例如，如果目标只是衡量对用户代码的编译器优化，那么最好省略系统时间。另一方面，如果用户想确定系统调用是否是一个显着的开销，那么也有必要测量系统时间。

此外，由于大多数现代系统都是time-shared，因此不同的程序可能会争夺多个计算资源（例如 CPU）。在这种情况下，可以进行另一种区分：

• Wall-clock time: 通过使用挂钟时间，程序执行的测量方式与我们使用外部（挂钟）时钟相同。这种方法不考虑程序之间的交互。
• CPU time: 在这种情况下，我们只计算程序实际在 CPU 上运行的时间。如果一个程序 (P1) 与另一个程序 (P2) 共同调度，并且我们想要获取 P1 的 CPU 时间，这种方法不包括 P2 运行和 P1 等待 CPU 的时间（而不是挂钟时间方法）。

为了测量 CPU 时间，Boost 包含一个set of extra clocks：

• process_real_cpu_clock，捕获当前进程花费的挂钟 CPU 时间。
• process_user_cpu_clock，捕获当前进程花费的用户 CPU 时间。
• process_system_cpu_clock，捕获当前进程花费的系统 CPU 时间。一个类似元组的类 process_cpu_clock，它同时捕获实际、用户 CPU 和系统 CPU 进程时间。
• thread_clock 线程稳定时钟提供当前线程所花费的时间（当平台支持时）。

很遗憾，C++11 没有这样的时钟。但是 Boost 是一个广泛使用的库，并且这些额外的时钟可能会在某个时候被合并到 C++1x 中。因此，如果您使用 Boost，那么当新的 C++ 标准添加它们时，您就可以做好准备了。

最后，如果你想测量一个程序从命令行执行的时间（而不是在你的程序中添加一些代码），你可以看看time 命令，就像@BЈовић 建议的那样.但是，这种方法不允许您测量程序的各个部分（例如，执行一个函数所需的时间）。

Answer 7

您可以使用time 来启动您的程序。当它结束时，它会打印有关程序运行的漂亮时间统计信息。配置要打印的内容很容易。默认情况下，它会打印执行程序所花费的用户和 CPU 时间。

编辑：请注意，代码中的每个度量都不正确，因为您的应用程序会被其他程序阻止，从而给您错误的值^*。

^{* 通过错误的值，我的意思是很容易获得执行程序所花费的时间，但该时间取决于程序执行期间的 CPU 负载。为了获得相对稳定的时间测量，不依赖于 CPU 负载，可以使用time 执行应用程序，并使用 CPU 作为测量结果。}