有时为了检测和比较算法效率和复杂度，需要一个计时器，而这个计时器往往需要精确到毫秒ms、微秒μs甚至纳秒ns，不太常用的库或api就不放上来了。
1.毫秒级精度
1.1 clocks_per_sec
在头文件time.h或ctime中，clock()函数返回从“开启这个程序进程”到“程序中调用clock()函数”时之间的cpu时钟计时单元（clock tick）数，在msdn中称之为挂钟时间（wal-clock），常量clocks_per_sec，它用来表示一秒钟会有多少个时钟计时单元，精确到毫秒，其使用方法如下:
精华代码：
#include <iostream> #include<vector> #include <algorithm> #include <ctime> using namespace std; int main() { clock_t begin, end; begin = clock(); for (int i = 1; i <= 100; ++i) { } end = clock(); cout << "100次循环所用时间：" << double(end - begin) / clocks_per_sec * 1000 << "ms" << endl; return 0; }
示例为检测二叉堆不同输入一个一个插入所用时间（不能直接跑）：
#include <iostream> #include<vector> #include <algorithm> #include <ctime> using namespace std; int main() { int num, mode; cout << "输入大小和模式，其中模式1为正序，2为倒序，3位随机" << endl; cout << "示例：1000 2" << endl; cin >> num >> mode;//输入大小和模式，其中模式1为正序，2为倒序，3位随机 binaryheap<int> heap1,heap2; clock_t begin, end; switch (mode) { case 1://正序 begin = clock(); for (int i = 1; i <= num; ++i) { heap1.insert(i); } end = clock(); cout << "一个一个正序插入所用时间：" << double(end - begin) / clocks_per_sec * 1000 << "ms" << endl; break; case 2://倒序 begin = clock(); for (int i = num; i >= 1; --i) { heap1.insert(i); } end = clock(); cout << "一个一个倒序插入所用时间：" << double(end - begin) / clocks_per_sec * 1000 << "ms" << endl; break; case 3://正倒序交叉模拟随机 begin = clock(); for (int i = 1; i<num/2; ++i) { heap1.insert(i); heap1.insert(num - i); } end = clock(); cout << "一个一个随机插入所用时间：" << double(end - begin) / clocks_per_sec * 1000 << "ms" << endl; break; default: break; } return 0; }
1.2 gettickcount()函数 （windows api）
gettickcount返回（retrieve）从操作系统启动所经过（elapsed）的毫秒数，它的返回值是dword。
#include <stdio.h> #include <windows.h> #include<iostream> #pragma comment(lib, "winmm.lib") //告诉编译器要导入winmm库，有时候可删 int main() { dword t1, t2; t1 = gettickcount(); for(int i=1;i<=10000;++i) { }//do something t2 = gettickcount(); //printf("use time:%fn", (t2 - t1) * 1.0); cout<<"use time:"<<(double)(t2-t1)<<"ms"<<endl; return 0; }
1.3 timegettime()函数（windows api）
以毫秒计的系统时间，该时间为从系统开启算起所经过的时间。在使用timegettime之前应先包含头文件＃include <mmsystem.h>或＃include <windows.h>并在project->settings->link->object/library modules中添加winmm.lib。也可以在文件头部添加 #pragma comment( lib,"winmm.lib" )。
备注：命令行：#pragma comment( lib,"xxx.lib" )时预编译处理指令，让vc将winmm.lib添加到工程中去进行编译。
//#include<stdio.h> #include<windows.h> #include<iostream> #pragma comment( lib,"winmm.lib" ) int main() { dword t1, t2; t1 = timegettime(); foo();//do something t2 = timegettime(); //printf("use time:%fn", (t2 - t1)*1.0 / 1000); cout<<"use time:"<<(double)(t2-t1)<<"ms"<<endl; return 0; }
该函数的时间精度是五毫秒或更大一些，这取决于机器的性能。可用timebeginperiod和timeendperiod函数提高timegettime函数的精度。如果使用了，连续调用timegettime函数，一系列返回值的差异由timebeginperiod和timeendperiod决定。也可以用timegettime实现延时功能delay
void delay(dword delaytime) { dword delaytimebegin; dword delaytimeend; delaytimebegin=timegettime(); do { delaytimeend=timegettime(); }while((delaytimeend-delaytimebegin)<delaytime) }
1.4 timeval结构体（linux）
timeval结构体
#include <sys/time.h> #include <iostream> #include <time.h> double get_wall_time() { struct timeval time ; if (gettimeofday(&time,null)){ return 0; } return (double)time.tv_sec + (double)time.tv_usec * .000001; } int main() { unsigned int t = 0; double start_time = get_wall_time() while(t++<10e+6); double end_time = get_wall_time() std::cout<<"循环耗时为:"<<end_time-start_time<<"ms"; return 0; }
2.微秒级精度
queryperformancecounter()函数和queryperformancefrequency()函数（windows api）
queryperformancefrequency()函数返回高精确度性能计数器的值,它可以以微妙为单位计时，但是queryperformancecounter()确切的精确计时的最小单位是与系统有关的,所以,必须要查询系统以得到queryperformancecounter()返回的嘀哒声的频率。queryperformancefrequency()提供了这个频率值,返回每秒嘀哒声的个数。
//#include<stdio.h> #include<iostream> #include<windows.h> #pragma comment( lib,"winmm.lib" ) int main() { large_integer t1, t2, tc; queryperformancefrequency(&tc); queryperformancecounter(&t1); foo();//do something queryperformancecounter(&t2); //printf("use time:%fn", (t2.quadpart - t1.quadpart)*1.0 / tc.quadpart); cout << "use time:" << (double)((t2.quadpart - t1.quadpart) * 1000000.0 / tc.quadpart) << "μs" << endl; return 0; }
封装好的易于调用的代码：
//mytimer.h// #ifndef __mytimer_h__ #define __mytimer_h__ #include <windows.h> class mytimer { private: int _freq; large_integer _begin; large_integer _end; public: long costtime; // 花费的时间(精确到微秒) public: mytimer() { large_integer tmp; queryperformancefrequency(&tmp);//queryperformancefrequency()作用：返回硬件支持的高精度计数器的频率。 _freq = tmp.quadpart; costtime = 0; } void start() // 开始计时 { queryperformancecounter(&_begin);//获得初始值 } void end() // 结束计时 { queryperformancecounter(&_end);//获得终止值 costtime = (long)((_end.quadpart - _begin.quadpart) * 1000000 / _freq); } void reset() // 计时清0 { costtime = 0; } }; #endif //main.cpp #include "mytimer.h" #include <iostream> int main() { mytimer timer; unsigned int t = 0; timer.start(); while (t++ < 10e+5); timer.end(); std::cout << "耗时为：" << timer.costtime << "us"; return 0 ; }
3.纳秒级精度
要先获取cpu频率。
在intel pentium以上级别的cpu中，有一个称为“时间戳（time stamp）”的部件，它以64位无符号整型数的格式，记录了自cpu上电以来所经过的时钟周期数。由于目前的cpu主频都非常高，因此这个部件可以达到纳秒级的计时精度。这个精确性是上述几种方法所无法比拟的.在pentium以上的cpu中，提供了一条机器指令rdtsc（read time stamp counter）来读取这个时间戳的数字，并将其保存在edx:eax寄存器对中。由于edx:eax寄存器对恰好是win32平台下c++语言保存函数返回值的寄存器，所以我们可以把这条指令看成是一个普通的函数调用，因为rdtsc不被c++的内嵌汇编器直接支持，所以我们要用_emit伪指令直接嵌入该指令的机器码形式0x0f、0x31。
inline unsigned __int64 getcyclecount() { __asm { _emit 0x0f; _emit 0x31; } } void test() { unsigned long t1,t2; t1 = (unsigned long)getcyclecount(); foo();//dosomething t2 = (unsigned long)getcyclecount(); printf("use time:%fn",(t2 - t1)*1.0/frequency); //frequency指cpu的频率 }
下面为获取cpu精度的代码
#include<windows.h> longlong getfrequency(dword sleeptime) //获取cpu主频 { dword low1 = 0, high1 = 0, low2 = 0, high2 = 0; large_integer fq, st, ed; /*在定时前应该先调用queryperformancefrequency()函数获得机器内部计时器的时钟频率。接着在 需要严格计时的事件发生前和发生之后分别调用queryperformancecounter()，利用两次获得的技术 之差和时钟的频率，就可以计算出时间经历的精确时间。*/ ::queryperformancefrequency(&fq); //精确计时（返回硬件支持的高精度计数器的频率） ::queryperformancecounter(&st); //获得起始时间 __asm { //获得当前cpu的时间数 rdtsc mov low1, eax mov high1, edx } ::sleep(sleeptime); //将线程挂起片刻 ::queryperformancecounter(&ed); //获得结束时间 __asm { rdtsc //读取cpu的时间戳计数器 mov low2, eax mov high2, edx } //将cpu得时间周期数转化成64位整数 longlong begin = (longlong)high1 << 32 | low1; longlong end = (longlong)high2 << 32 | low2; //将两次获得的cpu时间周期数除以间隔时间，即得到cpu的频率 //由于windows的sleep函数有大约15毫秒的误差，故以windows的精确计时为准 return (end - begin) * fq.quadpart / (ed.quadpart - st.quadpart); }
4.利用chrono的各精度集成版（本质微秒）
4.1 chrono库介绍
函数原型：
template <class clock, class duration = typename clock::duration> class time_point;
std::chrono::time_point 表示一个具体时间
第一个模板参数clock用来指定所要使用的时钟,在标准库中有三种时钟，分别为：
- system_clock：当前系统范围(即对各进程都一致)的一个实时的日历时钟(wallclock)
- steady_clock：当前系统实现的一个维定时钟，该时钟的每个时间嘀嗒单位是均匀的(即长度相等)。
- high_resolution_clock：当前系统实现的一个高分辨率时钟。
第二个模板函数参数用来表示时间的计量单位(特化的std::chrono::duration<> )
时间点都有一个时间戳，即时间原点。chrono库中采用的是unix的时间戳1970年1月1日 00:00。所以time_point也就是距离时间戳(epoch)的时间长度（duration）。
4.2 代码示例
#include <iostream> #include <chrono> using namespace std; using namespace std::chrono; class timerclock { public: timerclock() { update(); } ~timerclock() { } void update() { _start = high_resolution_clock::now(); } //获取秒 double gettimersecond() { return gettimermicrosec() * 0.000001; } //获取毫秒 double gettimermillisec() { return gettimermicrosec()*0.001; } //获取微妙 long long gettimermicrosec() { //当前时钟减去开始时钟的count return duration_cast<microseconds>(high_resolution_clock::now() - _start).count(); } private: time_point<high_resolution_clock>_start; }; //测试的主函数 int main() { timerclock tc; int sum = 0; tc.update(); for (int i = 0; i > 100000; i++) { sum++; } cout << "cost time:" << tc.gettimermillisec() <<"ms"<< endl; cout << "cost time:" << tc.gettimermicrosec() << "us" << endl; return 0; }
5.秒级精度
单纯以备不时之需，没人用吧。
time() 函数
在头文件time.h中，time()获取当前的系统时间，只能精确到秒，返回的结果是一个time_t类型，其使用方法如下：
#include <time.h> #include <stdio.h> int main() { time_t first, second; first=time(null); delay(2000); second=time(null); printf("the difference is: %f seconds",difftime(second,first)); //调用difftime求出时间差 return 0; }
到此这篇关于c++算法计时器的实现示例的文章就介绍到这了,更多相关c++算法计时器内容请搜索<计算机技术网(www.ctvol.com)!!>以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持<计算机技术网(www.ctvol.com)!!>！
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