Question

C语言中怎样测试函数执行时间

本人菜鸟，想比较几个算法的效率，不知道用什么函数可以得到一个子函数的执行时间，最好精确到毫秒，能举个例子最好了。
试了一下发现程序太短了，微秒级的时间是0，请问还有更精确一点的时间函数吗？

Answer 1

有4种方法可以达成测算程序运行时间的目的。
它们分别是使用clock, times, gettimeofday, getrusage来实现的。
下面就来逐一介绍，并比较它们的优劣点。

系统测试环境：

VirtualBox (Ubuntu 9.10)
gcc version 4.4.1
libc6 2.10.1-0ubuntu16
Core Duo T2500 2GMHz

例程如下：
只要修改第11行的定义值，就可以使用不同的测量方法了。

#include <sys/time.h>
#include <sys/resource.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#define TEST_BY_CLOCK (char)(0x00)
#define TEST_BY_TIMES (char)(0x01)
#define TEST_BY_GETTIMEOFDAY (char)(0x02)
#define TEST_BY_GETRUSAGE (char)(0x03)
#define TEST_METHOD (TEST_BY_GETTIMEOFDAY)
#define COORDINATION_X (int)(1024)
#define COORDINATION_Y (int)(1024)
static int g_Matrix[COORDINATION_X][COORDINATION_Y];
double getTimeval()
{
struct rusage stRusage;
struct timeval stTimeval;
if (TEST_METHOD == TEST_BY_GETTIMEOFDAY)
{
gettimeofday(&stTimeval, NULL);
}
else if (TEST_METHOD == TEST_BY_GETRUSAGE)

{
getrusage(RUSAGE_SELF, &stRusage);
stTimeval = stRusage.ru_utime;
}
return stTimeval.tv_sec + (double)stTimeval.tv_usec*1E-6;
}
int main()
{
int i, j;
int n = 0;
clock_t clockT1, clockT2;
double doubleT1, doubleT2;
if (TEST_METHOD == TEST_BY_CLOCK)
{
clockT1 = clock();
}
else if (TEST_METHOD == TEST_BY_TIMES)
{
times(&clockT1);
}
else if (TEST_METHOD == TEST_BY_GETTIMEOFDAY)
{
doubleT1 = getTimeval();
}
else if (TEST_METHOD == TEST_BY_GETRUSAGE)
{
doubleT1 = getTimeval();
}
for (i = 0; i < COORDINATION_X; i++)
{
for (j = 0; j < COORDINATION_Y; j++)
{
g_Matrix[i][j] = i * j;
}
}
if (TEST_METHOD == TEST_BY_CLOCK)
{
clockT2 = clock();
printf("Time result tested by clock = %10.30f\n",(double)(clockT2 - clockT1)/CLOCKS_PER_SEC);
}
else if (TEST_METHOD == TEST_BY_TIMES)
{
times(&clockT2);
printf("Time result tested by times = %10.30f\n", (double)(clockT2 - clockT1)/sysconf(_SC_CLK_TCK));
}
else if (TEST_METHOD == TEST_BY_GETTIMEOFDAY)
{
doubleT2 = getTimeval();
printf("Time result tested by gettimeofday = %10.30f\n",(double)(doubleT2 - doubleT1));
}
else if (TEST_METHOD == TEST_BY_GETRUSAGE)
{
doubleT2 = getTimeval();
printf("Time result tested by getrusage = %10.70f\n", (double)(doubleT2 - doubleT1));
}
return 0;
}

1. 使用clock的方法：

clock是ANSI C的标准库函数，关于这个函数需要说明几点。

首先，它返回的是CPU耗费在本程序上的时间。也就是说，途中sleep的话，由于CPU资源被释放，那段时间将不被计算在内。

其次，得到的返回值其实就是耗费在本程序上的CPU时间片的数量，也就是Clock Tick的值。该值必须除以CLOCKS_PER_SEC这个宏值，才
能最后得到ss.mmnn格式的运行时间。在POSIX兼容系统中，CLOCKS_PER_SEC的值为1,000,000的，也就是
1MHz。

最后，使用这个函数能达到的精度大约为10ms。

2. 使用times的方法：

times的用法基本和clock类似，同样是取得CPU时间片的数量，所不同的是要除以的时间单位值为sysconf(_SC_CLK_TCK)。

3. 使用gettimeofday的方法：

用gettimeofday直接提取硬件时钟进行运算，得到的结果的精度相比前两种方法提高了很多。

但是也正由于它提取硬件时钟的原因，这个方法只能计算程序开始时间和结束时间的差值。而此时系统中如果在运行其他的后台程序，可能会影响到最终结果的值。如果后台繁忙，系统dispatch过多的话，并不能完全真实反映被测量函数的运行时间。

4. 使用getrusage的方法:

getrusage得到的是程序对系统资源的占用信息。只要指定了RUSAGE_SELF，就可以得到程序本身运行所占用的系统时间。

Answer 2

double cost_time;
clock_t start,end;
start=clock(); //开始的时候记录时间

end=clock(); //结束是记录时间
cost_time=(double)(end-start)/CLOCKS_PER_SEC);
printf("所用时间为%f",cost_time);

Answer 3

#include <time.h>
void main()
{ clock_t start=clock();
for(int k=0; k<100; k++)
{ vector<int> v;
for(int i=0; i<10000; i++) v.push_back(i);
for(i=0; i<10000; i++) v.pop_back() ;
}
clock_t end=clock();
cout<<end-start<<"毫秒"<<endl;
}
clock_t clock(); // 返回当前的机器时间（毫秒单位）
// clock_t其实就是long类型
测试程序：检测程序的执行时间。

Answer 4

如果你的算法可以在Linux上运行，可以尝试GNU profiler。下面的链接里有它的详细介绍。
http://blog.csdn.net/ruixj/archive/2010/03/29/5428645.aspx

记得千万不要在子函数调用前后获取系统时间然后相减来统计函数的执行时间，因为现在的操作系统都是可以任务切换的，你的函数可能在执行的中途被切换到其他的任务或者中断处理函数上去了。这样统计出来的时间是不准确的。