网站编程零基础入门,网站域名好了下一步,生产管理软件哪个好用,网页设计与制作实训报告实训目的本文算是一个比较完整的关于在 C/C 中测量一个函数或者功能的总结#xff0c;最后会演示三种方法的对比。
最常用的clock()
最常用的测量方法是使用clock()来记录两个 CPU 时间点clock_t#xff0c;然后做差。这个方法的好处在于非常简单易写#xff0c;如下#xff08;第…本文算是一个比较完整的关于在 C/C 中测量一个函数或者功能的总结最后会演示三种方法的对比。
最常用的clock()
最常用的测量方法是使用clock()来记录两个 CPU 时间点clock_t然后做差。这个方法的好处在于非常简单易写如下第一行是为说明需要导入哪个库
#include time.h
.....clock_t begin clock();...需要被测量的代码clock_t end clock();int duration (end - begin)/CLOCKS_PER_SEC;需要注意 3 点
CLOCKS_PER_SEC在 macOS 上是 1000000也就是说(end - begin)的单位是微秒所以要除以CLOCKS_PER_SEC。不同平台的clock_t类型是不一样的有些平台是整数型有些是使用浮点型。如果是浮点型的话CLOCKS_PER_SEC或许可以不用写还是要看time.h的相关内容。这个方法中的“clock”一词表示的是时钟频率而不是时间。早期的计算机是固定频率的现在的一些计算器或者单片机其实也是固定频率的这个方法就是诞生于那个时间的。
这种方法最大的弊端就是它测量是 CPU 运行时间准确的说是该进程使用 CPU 的时间。这就导致了对于非 CPU 密集型程序来说这个结果可能不是那么精确。当然导致的最大的问题是并行计算程序得到的时间完全不对而且不能简单地使用核心数计算得到正确的时间。
因为这个方法是将多个 CPU 的运行时间加在一起了串行计算的程序完全没有问题但是并行计算的话CPU 使用率一般不会达到或接近核心数*100%因为计算机上还有其他任务也需要 CPU。比如说如果串行计算的程序使用率一般在 99% 左右获取时间为 30 秒但是对于 6 核的设备上运行的并行计算程序的话CPU 使用率达到 570% 就很不错了获取的时间可能为 27 秒而实际上只用了 5 秒。
这是我在使用 ISPC 编写并行计算程序的时候发现的所以我想寻找到新的方案于是我发现了下一个方法。
timespec
timespec是一个简单的日历时间或者时间流逝。通过使用日历时间可以解决上一节中无法测量并行程序的实际运行时间的问题。但是“简单”这点的表现为整数时间也就是说最小的时间精度是秒而不是上一种方法中的微秒不过这对于复杂函数或程序的测试来说没啥问题毕竟 30 分钟和 31 分钟的性能差距不过 3.22%。
方法如下第一行是为说明需要导入哪个库
#include time.htime_t begin time(NULL);...需要被测量的代码time_t end time(NULL);int duration (end - begin);可以看到比上一种还要简单。
但是对于一些小型的测试来说这个方法又不太行因为整数带来的误差太大了比如说 0.6 秒是 1.8 秒性能的三倍但是在整数上只为 2 倍甚至是 1 倍为什么有这个“甚至”等会演示可以看到所以还是需要一个更精确时间测量方法这个方法不光要适应并行计算还要有一定的精度。
clock_gettime()
clock_gettime()可以完美的符合要求但是使用上有点复杂。
clock_gettime()是我从文档的下面发现的。一开始我找到的是gettimeofday()然后我去看了一下 IEEE 标准的文档 https://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9699919799/functions/gettimeofday.html发现在“FUTURE DIRECTIONS未来方向”这一栏表示gettimeofday()可能未来会被废弃在“APPLICATION USAGE应用使用”这一栏表示应用应该使用clock_gettime()而不是gettimeofday。这必须得使用clock_gettime()了。 clock_gettime()的复杂之处在于太精确了。先来看看使用方法第一行是为说明需要导入哪个库
#include time.hstruct timespec start;clock_gettime(CLOCK_REALTIME, start);...需要被测量的代码struct timespec end;clock_gettime(CLOCK_REALTIME, end);double duration (double)(end.tv_nsec-start.tv_nsec)/((double) 1e9) (double)(end.tv_sec-start.tv_sec);clock_gettime()的参数CLOCK_REALTIME表示系统层面的实时时间这个地方还可以用CLOCK_MONOTONIC这个值是从系统启动开始一直运行的一直连续的不跳跃的除非手动改了这个要比CLOCK_REALTIME精度小一些所以更快一些。
可以看到计算运行时间的代码也就是时间差的表达式长了很多是因为clock_gettime()获取的时间分为两部分秒和纳秒在某论坛上有人指出在曾经的 Mac OS X 上这里是微秒不确定不过现在也是纳秒了。秒是int很简单的但是纳秒用的是long int这就涉及到转换的问题了。所以就需要分别计算两个部分转换合成。
实际演示三种方法的对比
这里展示一段并行计算程序在三种测量时间方法下的对比各位可以看看差别可以推测出测试设备是 6C6T 的 CPU 哦 可以看到有时差别还是挺大的。
参考
21.2 Time Types - GNU
21.4 Processor And CPU Time - GNU
clock_gettime(3) — Linux manual page
What is the proper way to use clock_gettime()? - stack overflow
clock_getres, clock_gettime, clock_settime - clock and timer functions - IEEE
希望能帮到有需要的人
