测量时间导致返回值为 0 或 0.001

Question

我正在尝试使用chrono::steady_clock 来测量程序中一段代码之间经过的小数秒数。我在 LiveWorkSpace (http://liveworkspace.org/code/YT1I$9) 中有这段代码：

#include <chrono>
#include <iostream>
#include <vector>

int main()
{
    auto start = std::chrono::steady_clock::now();
    for (unsigned long long int i = 0; i < 10000; ++i) {
       std::vector<int> v(i, 1);
    }
    auto end = std::chrono::steady_clock::now();

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

    std::cout << "seconds since start: " << ((double)difference / 1000000);
}

当我像这样在我的程序中实现相同的想法时：

auto start = std::chrono::steady_clock::now();
// block of code to time
auto end = std::chrono::stead_clock::now();

auto difference = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(end - start).count()

std::cout << "seconds since start: " << ((double) difference / 1000000);

程序只会打印出0 和0.001 的值。我非常怀疑我的代码块的执行时间总是等于 0 或 1000 微秒，那么这个舍入的原因是什么，我该如何消除它以便获得正确的小数值？

这是一个 Windows 程序。

Answer 1

在 MSVC2012 上运行一些测试后，我可以确认 Microsoft 实现中的 C++11 时钟没有足够高的分辨率。有关此问题的错误报告，请参阅 C++ header's high_resolution_clock does not have high resolution。

因此，不幸的是，对于更高分辨率的计时器，您需要像这样直接使用 boost::chrono 或 QueryPerformanceCounter，直到他们修复错误：

#include <iostream>
#include <Windows.h>

int main()
{
    LARGE_INTEGER frequency;
    QueryPerformanceFrequency(&frequency);

    LARGE_INTEGER start;
    QueryPerformanceCounter(&start);

    // Put code here to time

    LARGE_INTEGER end;
    QueryPerformanceCounter(&end);

    // for microseconds use 1000000.0
    double interval = static_cast<double>(end.QuadPart- start.QuadPart) / 
                      frequency.QuadPart; // in seconds
    std::cout << interval;
}   

Answer 2

这个问题已经有了很好的答案。但我想补充一点：

在<chrono> 框架内工作。建立自己的时钟。建立自己的时间点。建立自己的持续时间。 <chrono> 框架是非常可定制的。通过在该系统中工作，您不仅会学习std::chrono，而且当您的供应商开始运送您满意的时钟时，将您的代码从您的手动chrono::clock 转换为std::high_resolution_clock 将是微不足道的（或其他）。

首先，对您的原始代码提出一点批评：

std::cout << "seconds since start: " << ((double) difference / 1000000);

每当您看到自己引入转换常量（如 1000000）来获得您想要的东西时，您就没有正确使用 chrono。您的代码不正确，只是脆弱。你确定你在那个常数中得到了正确数量的零吗？！

即使在这个简单的例子中，你也应该对自己说：

我想以双精度表示的秒数来查看输出。

然后您应该使用chrono 为您执行此操作。一旦你学会了如何做就很容易了：

typedef std::chrono::duration<double> sec;
sec difference = end - start;
std::cout << "seconds since start: " << difference.count() << '\n';

第一行创建了一个周期为 1 秒的类型，用双精度表示。

第二行只是减去您的 time_points 并将其分配给您的自定义持续时间类型。从steady_clock::time_point 的单位到您的自定义持续时间（双秒）的转换由chrono 库自动完成。这比：

auto difference = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(end - start).count()

最后你只需使用.count() 成员函数打印出你的结果。这又比以下简单得多：

std::cout << "seconds since start: " << ((double) difference / 1000000);

---

---

但是由于您对std::chrono::steady_clock 的精度不满意，并且您可以访问 QueryPerformanceCounter，因此您可以做得更好。您可以在 QueryPerformanceCounter 之上构建自己的时钟。

<disclaimer>

我没有 Windows 系统来测试以下代码。

</disclaimer>

struct my_clock
{
    typedef double                             rep;
    typedef std::ratio<1>                      period;
    typedef std::chrono::duration<rep, period> duration;
    typedef std::chrono::time_point<my_clock>  time_point;
    static const bool is_steady =              false;

    static time_point now()
    {
        static const long long frequency = init_frequency();
        long long t;
        QueryPerformanceCounter(&t);
        return time_point(duration(static_cast<rep>(t)/frequency));
    }
private:
    static long long init_frequency()
    {
        long long f;
        QueryPerformanceFrequency(&f);
        return f;
    }
};

由于您希望输出以双秒为单位，因此我将此时钟的 rep 设置为 double 和 period 1 秒。您可以轻松地将rep 积分和period 其他一些单位，例如微秒或纳秒。您只需在now() 中调整typedefs 和从QueryPerformanceCounter 到您的duration 的转换。

现在您的代码看起来很像您的原始代码：

int main()
{
    auto start = my_clock::now();
    for (unsigned long long int i = 0; i < 10000; ++i) {
       std::vector<int> v(i, 1);
    }
    auto end = my_clock::now();

    auto difference = end - start;
    std::cout << "seconds since start: " << difference.count() << '\n';
}

但是没有手动编码的转换常数，并且有（我希望是）足够的精度来满足您的需求。并且更容易移植路径到未来的std::chrono::steady_clock 实现。

<chrono> 被设计成一个可扩展的库。请延长它。 :-)