C++程序运行时间

冷不防 2022-04-02 04:20 261阅读 0赞

作者：[@houkai][houkai]  
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在C++程序的性能分析中，其中重要的一项就是程序的运行时间。虽然程序的运行速度与计算机的配置、计算机的当前状态等有很大关系，但在相对一致的外部环境下，程序运行时间的长短在很大程度上是可以反映程序效率的。

1.一般计时方法

在ctime头文件中，C++提供了计时函数 clock() ，其返回数据类型为 clock\_t。

typedef   long   clock_t;

clock()函数返回从“开启程序进程”到“程序中调用clock()函数”这段时间里，CPU时钟计时单元（clock tick）的数目，在MSDN中称之为挂钟时间（wal-clock）。  
在ctime文件中，还定义了一个常量CLOCKS\_PER\_SEC，它用来表示一秒内有多少个CPU时钟计时单元。  
通过clock()/CLOCKS\_PER\_SEC便可以得到进程的运行时间，一般CLOCKS\_PER\_SEC的值为1000，可见计时精度可达小数点后3位（毫秒级）。

#define CLK_TCK  CLOCKS_PER_SEC

计时的简单示例如下

![复制代码][2018122512050999]

/*
     *作者：侯凯
     *说明：clock()计时函数
     *日期：2013-6-6
    */
    #include <ctime> //计时用的头文件
    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    int main()
    {
        long i = 10000000L;
        clock_t start, end; 
        
        start = clock(); 
        while( i-- );//需要计时的程序段
        end = clock(); 
        printf("The time was: %f\n", (double)(end - start) / CLK_TCK); 
    
        system("pause");
        return 0;
    }

![复制代码][2018122512050999]

2.精确计时方法

这里精确的含义是计时的精度更高，为了达到更高的计时精度，需要使用精确时间函数QueryPerformanceCounter()和QueryPerformanceFrequency()，它们需要计算机从硬件上支持精确定时器。当然，现在计算机一般都是支持的。  
QueryPerformanceCounter()函数返回高精确度计数器的脉冲数目（计时数），QueryPerformanceFrequency()函数提供了高精度计时器的频率值，即每秒脉冲数。

bool  QueryPerformanceFrequency (LARGE_INTEGER *lpFrequency);
    bool  QueryPerformanceCounter (LARGE_INTEGER *lpCount);

其中，数据类型LARGE\_INTEGER既可以是一个8字节长的整型数，也可以是两个4字节长的整型数的联合结构， 其具体用法根据编译器是否支持64位而定。该类型的定义如下：

![复制代码][2018122512050999]

typedef union _LARGE_INTEGER
    {
         struct
         {
           DWORD LowPart ;// 4字节整型数
            LONG  HighPart;// 4字节整型数
         };
         LONGLONG QuadPart ;// 8字节整型数
         
     }LARGE_INTEGER ;

![复制代码][2018122512050999]

在进行定时之前，先调用QueryPerformanceFrequency()函数获得机器内部定时器的时钟频率，然后在需要严格定时的事件发生之前和发生之后分别调用QueryPerformanceCounter()函数，利用两次获得的计数之差及时钟频率，计算出事件经历的精确时间。其过程与clock()方法类似，但这里的时钟频率很高，测试电脑上频率的QuadPart值为3118031，其精度原高于clocK()。  
为了更好地使用这种计时方式，已将其封装成HpTime类，[下载][Link 1]。使用该类，计时程序如下

![复制代码][2018122512050999]

/*
     *作者：侯凯
     *说明：HpTime类高精度计时
     *日期：2013-6-6
    */
    #include "hptime.h"
    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    int main()
    {
        long i = 10000000L;
        HpTime hpTime;
        
        while( i-- );//要计时的函数段
    
         printf("The time was: %f\n", hpTime.sec()); 
        system("pause");
        return 0;
    }

![复制代码][2018122512050999]

[houkai]: http://www.cnblogs.com/houkai/
[https_www.cnblogs.com_houkai_archive_2013_06_06_3120768.html]: https://www.cnblogs.com/houkai/archive/2013/06/06/3120768.html
[2018122512050999]: /images/20220402/af84a56c9d7047d0864b46c59f881d83.png
[Link 1]: http://files.cnblogs.com/houkai/HpTime%E7%B1%BB.rar