C++ 微秒级统计程序运行时间

本文介绍了一个用于计时的C++类的实现,包括如何初始化、开始、结束计时以及获取经过时间。通过一个简单的循环作为测试用例,展示了如何使用此类进行性能测试,并计算出循环执行的微秒数。

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  1. class timer    
  2. {  
  3. public:  
  4.     timer();  
  5.     ~timer();  
  6.   
  7.     void start(void);  
  8.   
  9.     void end(void);     
  10.   
  11.     DWORD getTime(voidconst;  
  12.   
  13. private:  
  14.     LARGE_INTEGER m_i64CPUFreq;   
  15.     LARGE_INTEGER m_i64Begin;  
  16.     LARGE_INTEGER m_i64End;  
  17.     void reset(void);  
  18. };  
  19.   
  20. //测试例子  
  21. void CTest1Dlg::OnOK()   
  22. {  
  23.     timer t;  
  24.     t.start();  
  25.     {  
  26.         for(int i = 0; i < 1000000; i++)  
  27.         {  
  28.             int n = i;  
  29.         }  
  30.     }  
  31.     t.end();  
  32.   
  33.     CString s;  
  34.     s.Format("%u", t.getTime());  
  35.     AfxMessageBox(s);  
  36. }  
  37.   
  38.   
  39. timer::timer()  
  40. {  
  41.     QueryPerformanceFrequency(&m_i64CPUFreq);  
  42. }  
  43.   
  44. timer::~timer()  
  45. {  
  46.   
  47. }  
  48.   
  49. void timer::start(void)  
  50. {  
  51.     reset();  
  52.     QueryPerformanceCounter(&m_i64Begin);  
  53. }  
  54.   
  55. void timer::end(void)  
  56. {  
  57.     QueryPerformanceCounter(&m_i64End);  
  58. }  
  59.   
  60. DWORD timer::getTime(voidconst  
  61. {  
  62.     DWORD dwTotalMicrosecond = 0;  
  63.     LARGE_INTEGER i64TickCount;  
  64.     i64TickCount.QuadPart = m_i64End.QuadPart - m_i64Begin.QuadPart;  
  65.     dwTotalMicrosecond = (DWORD) (i64TickCount.QuadPart * 1000000 / m_i64CPUFreq.QuadPart);  
  66.   
  67.     return dwTotalMicrosecond;  
  68. }  
  69.   
  70. void timer::reset(void)  
  71. {  
  72.     m_i64Begin = m_i64End;  
  73. }
### C++统计程序或代码片段运行时间的方法 在C++中,有多种方法可以用来统计程序或代码片段的运行时间。以下是几种常用的方法,并附上具体的实现方式。 #### 方法一:使用 `time_t` 和 `time()` 函数 这种方法通过记录开始和结束时间戳来计算程序运行的时间。`time()` 函数返回当前的日历时间(以秒为单位)。以下是一个示例代码: ```cpp #include <ctime> #include <iostream> int main() { time_t start = 0, end = 0; time(&start); // 记录开始时间 // 程序主代码 for (int i = 0; i < 1000000000; ++i) {} time(&end); // 记录结束时间 std::cout << "程序运行时间为:" << (end - start) << "秒!" << std::endl; return 0; } ``` 此方法适合用于粗略的时间测量[^2]。 #### 方法二:使用 `clock()` 函数 `clock()` 函数可以更精确地测量程序运行时间,其返回值是处理器时钟计时单元数。通过将 `clock()` 的返回值除以 `CLOCKS_PER_SEC`,可以得到以秒为单位的时间。示例如下: ```cpp #include <iostream> #include <ctime> int main() { clock_t startTime, endTime; startTime = clock(); // 开始计时 // 程序主代码 for (int i = 0; i < 1000000000; ++i) {} endTime = clock(); // 结束计时 std::cout << "The run time is: " << (double)(endTime - startTime) / CLOCKS_PER_SEC << "s" << std::endl; return 0; } ``` 此方法比 `time()` 更加精确,但仍然依赖于系统的时钟分辨率[^3]。 #### 方法三:使用高精度计时器(如 `std::chrono`) 从 C++11 开始,标准库引入了 `std::chrono`,它可以提供更高的时间测量精度。以下是一个使用 `std::chrono` 的示例: ```cpp #include <iostream> #include <chrono> int main() { auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now(); // 开始计时 // 程序主代码 for (int i = 0; i < 1000000000; ++i) {} auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now(); // 结束计时 std::chrono::duration<double> duration = end - start; std::cout << "程序运行时间为:" << duration.count() << "秒!" << std::endl; return 0; } ``` `std::chrono` 提供了微秒甚至纳秒级别的精度,因此它是现代 C++ 中推荐的时间测量方法[^3]。 #### 方法四:使用 Windows API(如 `GetTickCount` 或 `QueryPerformanceCounter`) 在 Windows 平台上,可以使用 `GetTickCount` 或 `QueryPerformanceCounter` 来获取更高精度的时间。`GetTickCount` 返回系统启动以来经过的毫秒数,而 `QueryPerformanceCounter` 提供纳秒级的精度。以下是一个使用 `QueryPerformanceCounter` 的示例: ```cpp #include <windows.h> #include <iostream> int main() { LARGE_INTEGER frequency, start, end; QueryPerformanceFrequency(&frequency); // 获取计时器频率 QueryPerformanceCounter(&start); // 开始计时 // 程序主代码 for (int i = 0; i < 1000000000; ++i) {} QueryPerformanceCounter(&end); // 结束计时 double duration = (end.QuadPart - start.QuadPart) * 1000.0 / frequency.QuadPart; std::cout << "程序运行时间为:" << duration << "毫秒!" << std::endl; return 0; } ``` 此方法适用于需要跨平台支持的情况,但需要注意不同平台上的实现差异[^5]。 ### 注意事项 - 使用 `time()` 或 `clock()` 的精度较低,可能无法满足对时间敏感的应用需求。 - 如果需要高精度计时,推荐使用 `std::chrono` 或平台特定的 API(如 `QueryPerformanceCounter`)。 - 在多线程环境中,`clock()` 可能会包含所有线程的 CPU 时间总和,因此需要注意其适用场景。
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