如何在 C++ 中获取一段代码的执行时间？答案

【问题标题】：How to get execution time of a piece of code in C++?如何在 C++ 中获取一段代码的执行时间？
【发布时间】：2014-07-03 18:31:23
【问题描述】：

我正在尝试对一段代码进行基准测试。它基于此代码here，有趣的部分基本上如下所示：

    auto t0 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    ...
    auto t1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    std::cout << secs(t1-t0).count() << " s\n";

问题是我在共享机器上，这给了我时间，所以我的结果没有给我任何一致的东西。我真正需要的是某种秒表工具，它可以让我得到我的代码运行的时间，而不是墙上的时间。有哪些选择？如果涉及到系统特定的调用，我在 Linux 机器上，但如果可能的话，我宁愿保持这段代码可移植。

我查看了其他问题，例如 this 和 this，但它们似乎都提供了挂时解决方案。

【问题讨论】：

您是否考虑过隔离main 中的代码，并通过time 进行编译和运行？（不是测量小段代码的最佳选择，但由于您使用的是秒数，我认为这应该足够好了）
我可以在万不得已的情况下这样做，但是我正在使用大量配置运行大量测试，如果我必须继续复制到 main 中，则此测试将花费更长的时间并且会不那么愉快
当你说“时间”时，你是指CPU时间吗？如果您要排除所有其他进程对 CPU 的使用，您是否希望时间包括 i/o？
在这种特殊情况下没有 I/O 时间。它只是一小段代码，用于测试具有不同算法和不同输入的无序地图的行为。
我期待看到一些提及 gprof 和 gcc 标志以使其工作。为什么不为此使用分析器？请参阅stackoverflow.com/questions/21072058/… 之类的问题。

标签： c++ linux benchmarking execution-time

【解决方案1】：

如果在您的操作系统上可用，您可以使用times API 获得与内置time 命令类似的结果。

#include <sys/times.h>
...
struct tms  start, end;
times(&start);
//Do command
times(&end);
clock_t usr_time = end->tms_utime - start->tms_utime;
clock_t sys_time = end->tms_stime - start->tms_stime;

要 100% 完成，您应该检查时间的结果是否不等于 -1，否则检查 errno 代码。

【讨论】：

答案中有错字。 start 和 end 不是指针，所以计算应该是 clock_t usr_time = end.tms_utime - start.tms_utime; 和 clock_t sys_time = end.tms_stime - start.tms_stime;
另外，times() 返回的单位是CLOCKS_PER_SEC 中经过的刻度数。所以要获得经过时间的秒数，请执行(double) usr_time / CLOCKS_PER_SEC（我认为）。
Kilian 请花时间更正上面的错字。

【解决方案2】：

适用于 Linux

  #include <time.h>
  #include <stdio.h>

  double  theseSecs = 0.0;
  double  startSecs = 0.0;
  double  secs;
  double  CPUsecs = 0.0;
  double  CPUutilisation = 0.0;
  double  answer = 0;
  clock_t starts;

  void start_CPU_time()
  {      
      starts = clock();;
      return;
  }

  void end_CPU_time()
  {
      CPUsecs = (double)(clock() - starts)/(double)CLOCKS_PER_SEC;
      return;
  }    

  struct timespec tp1;
  void getSecs()
  {
     clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &tp1);
     theseSecs =  tp1.tv_sec + tp1.tv_nsec / 1e9;           
     return;
  }

  void start_time()
  {
      getSecs();
      startSecs = theseSecs;
      return;
  }

  void end_time()
  {
      getSecs();
      secs    = theseSecs - startSecs;
      return;
  }    

  void calculate()
  {
      int i, j;
      for (i=1; i<100001; i++)
      {
          for (j=1; j<10001; j++)
          {
              answer = answer + (float)i / 100000000.0;
          }
      }
  }

 void main()
 {
     start_time();
     start_CPU_time();
     calculate();
     end_time();
     end_CPU_time();
     CPUutilisation = CPUsecs /  secs * 100.0;
     printf("\n Answer %10.1f, Elapsed Time %7.4f, CPU Time %7.4f, CPU Ut %3.0f%\n",
              answer, secs, CPUsecs, CPUutilisation);  
 }

【讨论】：

【解决方案3】：

理想情况下，正如您问题下的评论所提到的，您应该隔离您尝试在 main 中测量的代码段，并仅使用 unix time 命令行工具，该工具报告 user 和 system时间。

如果您无法做到这一点，请考虑查看source code 的time 并可能使用相同的技术对您的代码进行基准测试。

【讨论】：

【解决方案4】：

我认为您需要将clock_gettime() 与以下时钟CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID 或CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID 一起使用。它们给出了进程/线程消耗的 CPU 时间。

CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID
  High-resolution per-process timer from the CPU.
CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID
  Thread-specific CPU-time clock.

参考：

我认为给出merlin2011 的建议在许多情况下是不可行的，因为隔离可能需要付出很多努力，而使用clock_gettime() 添加两行代码非常实用。您甚至可以将对 clock_gettime() 的调用封装在一个类中。

【讨论】：