linux中c语言精确计时函数的使用

本文介绍了在Linux环境下,为了对内核函数进行精确计时,如何使用clock_gettime函数。虽然该函数具有一定的开销,但在需要高精度计时的场景下十分实用。

最近要对linux内核进行修改,要对某个函数进行计时。一时间竟然忘了计时函数的名字,所以写了这个小短文,提醒自己。

#include<stdio.h>
#include<time.h>
#include<sys/time.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>

int main(void)
{
        struct timeval starttime,endtime;
        double timeuse;
        gettimeofday(&starttime,NULL);
        sleep(10);/*替换成你需要计时的部分*/
        gettimeofday(&endtime,NULL);
        timeuse=1000000*(endtime.tv_sec-starttime.tv_sec)+endtime.tv_usec-starttime.tv_usec;
        timeuse/=1000000;/*转换成秒输出*/
        printf("timeuse=%f",timeuse);
        return 0;
}

这是kvm中使用一段代码:

/* Basic time functionality test: check that milliseconds are
   incremented for each syscall (does not work on host).  */
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <sys/time.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

void err (const char *s)
{
  perror (s);
  abort ();
}

int
main (void)
{
  struct timeval t_m = {0, 0};
  struct timezone t_z = {0, 0};
  struct timeval t_m1 = {0, 0};
  int i;

  if (gettimeofday (&t_m, &t_z) != 0)
    err ("gettimeofday");

  for (i = 1; i < 10000; i++)
    if (gettimeofday (&t_m1, NULL) != 0)
      err ("gettimeofday 1");
    else
      if (t_m1.tv_sec * 1000000 + t_m1.tv_usec
	  != (t_m.tv_sec * 1000000 + t_m.tv_usec + i * 1000))
	{
	  fprintf (stderr, "t0 (%ld, %ld), i %d, t1 (%ld, %ld)\n",
		   t_m.tv_sec, t_m.tv_usec, i, t_m1.tv_sec, t_m1.tv_usec);
	  abort ();
	}

  if (time (NULL) != t_m1.tv_sec)
    {
      fprintf (stderr, "time != gettod\n");
      abort ();
    }

  printf ("pass\n");
  exit (0);
}

linux中clock_gettime也比较好用,就是开销比较大。

#include<stdio.h>
#include<time.h>
#include<stdlib.h>
static inline int64_t get_clock(void)
{
    struct timespec ts;
    clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC,&ts);
    return ts.tv_sec*1000000000LL+ts.tv_nsec;
}
int main()
{
    int64_t t1,t2;
    t1=get_clock();
    sleep(2);
    t2=get_clock();
    printf("t1=%ld\nt2=%ld\n",t1,t2);
    return 0;
}

gcc 编译的时候加上要加上-lrt, -l表示链接指定库,rt表示链接librt库。

<think>好的,用户想了解C语言计时函数。首先,我需要回忆C语言中常用的计时方法,常见的可能有使用time.h头文件里的函数,比如clock()或者time()。不过这两个函数有什么区别呢?clock()通常用来计算程序运行的CPU时间,而time()可能返回的是实际的时间。不过用户可能需要的是测量程序执行的时间间隔,所以应该具体说明两者的不同应用场景。 接下来,可能需要提到更精确计时方法,比如在Windows系统下使用GetTickCount()或者QueryPerformanceCounter(),而在Linux下则使用clock_gettime()。不过这些是平台相关的函数,用户可能想知道跨平台的方法还是特定系统的。另外,C标准库中的函数可能在不同系统下的精度不同,比如clock()在Windows下的精度可能不如Linux下的高。 然后,我需要考虑用户可能的实际应用场景。比如,用户可能想测试某段代码的执行时间,或者进行性能分析。这时候,应该给出具体的例子,比如如何用clock()来测量一个循环的执行时间。同时,要提醒用户注意一些常见错误,比如没有正确转换时间单位,或者多次测量的平均值问题。 另外,C11标准中是否有新增的计时函数?可能需要查证一下,比如timespec_get()函数,它可以提供更高精度的计时。不过这个可能不是所有编译器都支持,特别是旧版本的编译器。所以需要说明兼容性问题。 还要注意不同操作系统下的实现差异。例如,在Windows中,clock()函数返回的是从程序启动开始的时钟滴答数,而Linux下可能不同。另外,使用time()函数的话,精度只能到秒级,可能不够用,这时候需要更高精度的函数。 可能用户对如何计算时间差不太清楚,需要给出具体的代码示例,比如获取开始时间和结束时间,然后相减得到时间差。例如,使用clock()的话,开始用start = clock(),结束用end = clock(),然后计算(end - start)/CLOCKS_PER_SEC得到秒数。 还需要提醒关于多线程或并行程序中的时间测量问题,clock()可能会累计所有线程的时间,而实际时间可能更短,这时候可能需要使用实际时间而不是CPU时间。 总结一下,回答的结构应该包括: 1. 常用的计时函数:clock()和time()的区别与用法。 2. 高精度计时方法,如Windows和Linux下的特定函数。 3. C11中的timespec_get()介绍。 4. 代码示例和注意事项,比如单位转换、平台差异等。 在解释过程中,要确保术语准确,比如CLOCKS_PER_SEC常量的作用,以及如何正确使用结构体来存储时间值。同时,提醒用户注意不同函数的精度和适用范围,避免误导用户在不合适的场景下使用错误的函数。</think>在C语言中,计时功能通常通过标准库 `<time.h>` 实现,以下是常用的计时函数使用方法: --- ### 一、基础计时函数 1. **`clock()` 函数** - **用途**:测量程序运行的 **CPU时间**(即代码实际占用CPU的时间,单位:时钟周期)。 - **语法**: ```c clock_t start = clock(); // 记录开始时间 // 待测代码 clock_t end = clock(); // 记录结束时间 double duration = (double)(end - start) / CLOCKS_PER_SEC; // 转换为秒 ``` - **注意**: - `CLOCKS_PER_SEC` 是常量,表示每秒的时钟周期数(通常为1000)。 - 不适用于多线程程序的精确计时。 2. **`time()` 函数** - **用途**:获取当前 **日历时间**(从1970年1月1日至今的秒数)。 - **语法**: ```c time_t start = time(NULL); // 记录开始时间 // 待测代码 time_t end = time(NULL); // 记录结束时间 double duration = difftime(end, start); // 计算时间差(秒) ``` - **注意**:精度较低(秒级),适合粗略计时。 --- ### 二、高精度计时方法 1. **Windows平台** - **`GetTickCount()`** 返回系统启动后的毫秒数(精度约15ms): ```c DWORD start = GetTickCount(); // 待测代码 DWORD duration = GetTickCount() - start; ``` - **`QueryPerformanceCounter()`** 高精度计时微秒级): ```c LARGE_INTEGER freq, start, end; QueryPerformanceFrequency(&freq); // 获取频率 QueryPerformanceCounter(&start); // 开始时间 // 待测代码 QueryPerformanceCounter(&end); // 结束时间 double duration = (end.QuadPart - start.QuadPart) / (double)freq.QuadPart; ``` 2. **Linux/Unix平台** - **`clock_gettime()`** 纳秒级精度(需链接 `-lrt`): ```c struct timespec start, end; clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &start); // 开始时间 // 待测代码 clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &end); // 结束时间 double duration = (end.tv_sec - start.tv_sec) + (end.tv_nsec - start.tv_nsec) / 1e9; ``` --- ### 三、C11标准新增函数 - **`timespec_get()`** 支持纳秒级时间获取(需C11及以上): ```c struct timespec ts; timespec_get(&ts, TIME_UTC); // 获取UTC时间 ``` --- ### 四、代码示例(跨平台) ```c #include <stdio.h> #include <time.h> int main() { // 使用 clock() 计时 clock_t start = clock(); for (int i = 0; i < 1e7; i++); // 模拟耗时操作 clock_t end = clock(); printf("CPU time: %.3f s\n", (double)(end - start) / CLOCKS_PER_SEC); // 使用 time() 计时 time_t t_start = time(NULL); sleep(2); // 模拟2秒等待 time_t t_end = time(NULL); printf("Real time: %.0f s\n", difftime(t_end, t_start)); return 0; } ``` --- ### 五、注意事项 1. **精度差异**: - `clock()` 统计CPU时间,`time()` 统计实际时间。 - 多线程程序需谨慎选择计时函数。 2. **平台兼容性**: - Windows和Linux的高精度函数需区分使用。 3. **单位转换**: 确保将时钟周期正确转换为秒(如除以 `CLOCKS_PER_SEC`)。 通过合理选择函数,可实现从毫秒到纳秒级的精确计时
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