计时器使用steady_clock还是high_resolution_clock

2024-04-05 09:10:54

原文链接：https://solarianprogrammer.com/2012/10/14/cpp-11-timing-code-performance/

在C++11之前，没有标准的方法精确测量一段代码的执行时间。程序员*使用外部库如boost，或者使用操作系统提供的函数。

C++11 chrono头文件提供了3个标准时钟可以用来计时：

system_clock - 系统提供的实时时钟

high_resolution_clock - 当前系统时钟周期最短的时钟

steady_clock - 不会被调整的单调时钟

如果你想要测量某段代码的执行时间，你基本上应该使用steady_clock，它是一个不会被系统调整的单调时钟。chrono的其他两个时钟偶尔会被调整，因此连续的两个时间点t0 < t1的差值并不总是正数。

chrono头文件提供了一些函数来查看时钟的精度，给定时钟的特定实现是否稳定(即不被调整)。因为特定时钟的实现细节依赖于编译器以及操作系统，所以测试这些属性总是好的：

 #include <iostream>
 #include <chrono>
 
 using namespace std;
 
 int main(){
     cout << "system_clock" << endl;
     cout << chrono::system_clock::period::num << endl;
     cout << chrono::system_clock::period::den << endl;
     cout << "steady = " << boolalpha << chrono::system_clock::is_steady << endl << endl;

     cout << "high_resolution_clock" << endl;
     cout << chrono::high_resolution_clock::period::num << endl;
     cout << chrono::high_resolution_clock::period::den << endl;
     cout << "steady = " << boolalpha << chrono::high_resolution_clock::is_steady << endl << endl;
 
     cout << "steady_clock" << endl;
     cout << chrono::steady_clock::period::num << endl;
     cout << chrono::steady_clock::period::den << endl;
     cout << "steady = " << boolalpha << chrono::steady_clock::is_steady << endl << endl;

     return 0;
}

以上代码在Mac OSX用clang-4.1编译，输出如下：

 system_clock
 1
 1000000
 steady = false
 
 high_resolution_clock
 1
 1000000000
 steady = true
 
 steady_clock
 1
 1000000000
 steady = true

在这台机子上，steady_clock和high_resolution_clock有相同的特征，两者都是纳秒精度且不可调整。另一方面，system_clock可以调整并且只有微秒精度。

作为比较，如下是在Windows 7上使用Visual Studio 2012编译的程序输出：

 system_clock
 1
 10000000
 steady = false
 
 high_resolution_clock
 1
 10000000
 steady = false

 steady_clock
 1
 10000000
 steady = true

在这中情况下，只有steady_clock是不可调整的，三个时钟精度相同。

为了测量一段代码的执行时间，我们可以使用now()函数：

 auto start = chrono::steady_clock::now();
 
 //
 //  Insert the code that will be timed
 //
 
 auto end = chrono::steady_clock::now();
  
 // Store the time difference between start and end
 auto diff = end - start;

如果你想要打印start和end的差值，你可以使用：

cout << chrono::duration <double, milli> (diff).count() << " ms" << endl;

如果你更喜欢纳秒，你使用：

cout << chrono::duration <double, nano> (diff).count() << " ns" << endl;

diff变量的值可以被截断成整数，结果如下：

diff_sec = chrono::duration_cast<chrono::nanoseconds>(diff);
cout << diff_sec.count() << endl;

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