std::chrono::duration_cast - 比纳秒更精确的单位？

Question

我想问一下，如何以任何单位计算时间，例如皮秒、飞秒以及更精确的时间。我正在计算函数的运行时间并使用纳秒，当我使用毫秒或纳秒时，函数的运行时间返回 0。我认为 Chrono 库只支持到纳秒，这是我在输入 chrono 后按 ctrl+space 时出现的最精确的::

int main()
{
    auto t1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    f();
    auto t2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    std::cout << "f() took "
              << std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(t2 - t1).count()
              << " milliseconds\n";
}

代码来源：http://en.cppreference.com/w/cpp/chrono/duration/duration_cast

谢谢。

Answer 1

您可以以更精确的持续时间（皮秒...）计算时间

www.stroustrup.com/C++11FAQ.html

见以下定义：

typedef ratio<1, 1000000000000> pico;

然后使用：

duration<double, pico> d{1.23}; //...1.23 picoseconds

更新 您的问题分为三个部分：

1. 如何使用 std::chrono 并使用 std::chrono::duration 进行计算
2. 如何获得更高精度的时间戳
3. 如何对代码进行性能测试

上面我只回答了第一个问题（如何定义“皮秒”持续时间）。以下面的代码为例：

#include <chrono>
#include <iostream>
#include <typeinfo>

using namespace std;
using namespace std::chrono;

void f()
{
    enum { max_count = 10000 };
    cout << '|';
    for(volatile size_t count = 0; count != max_count; ++count)
    {
        if(!(count % (max_count / 10)))
            cout << '.';
    }
    cout << "|\n";
}

int main()
{
    typedef std::ratio<1l, 1000000000000l> pico;
    typedef duration<long long, pico> picoseconds;
    typedef std::ratio<1l, 1000000l> micro;
    typedef duration<long long, micro> microseconds;

    const auto t1 = high_resolution_clock::now();
    enum { number_of_test_cycles = 10 };
    for(size_t count = 0; count != number_of_test_cycles; ++count)
    {
        f();
    }
    const auto t2 = high_resolution_clock::now();
    cout << number_of_test_cycles << " times f() took:\n"
         << duration_cast<milliseconds>(t2 - t1).count() << " milliseconds\n"
         << duration_cast<microseconds>(t2 - t1).count() << " microseconds\n"
         << duration_cast<picoseconds>(t2 - t1).count() << " picoseconds\n";
}

它产生这个输出：

$ ./test
|..........|
|..........|
|..........|
|..........|
|..........|
|..........|
|..........|
|..........|
|..........|
|..........|
10 times f() took:
1 milliseconds
1084 microseconds
1084000000 picoseconds

如您所见，为了获得 1 毫秒的结果，我必须重复 f() 10 次。当您的计时器没有足够的精度时，重复您的测试是一般方法。有一个与重复相关的问题——重复你的测试 N 次并不需要花费成比例的时间。你需要先证明它。

另一件事 - 虽然我可以使用皮秒持续时间进行计算，但我的 high_resolution_timer 无法提供比微秒更高的精度。

要获得更高的精度，您可以使用时间戳计数器，请参阅 wiki/Time_Stamp_Counter - 但这很棘手且特定于平台。

Answer 2

“标准”PC 的分辨率约为 100 纳秒，因此除非您拥有某种定制硬件，否则实际上不可能以高于该分辨率的分辨率测量时间。请参阅How precise is the internal clock of a modern PC? 了解相关问题并查看第二个答案：https://stackoverflow.com/a/2615977/1169863。