Unix/Linux环境C编程新手教程(22) C/C++怎样获取程序的执行时间「建议收藏」

大家好,又见面了,我是全栈君。

问:知道程序执行时间我们能够做什么?

在《C++应用程序性能优化》一书中,相信大家对性能优化这一块一定很上心,书中通过对比优化前后的时间给我们直观的感受。

那么,我们如何利用C语言提供的库函数获取一个应用程序各阶段的执行效率,通过数据分析出该程序的瓶颈并进行优化呢?

本文将为大家介绍clock()函数。

我们首先看一看C/C++标准文档对于clock()函数的解说

Unix/Linux环境C编程新手教程(22) C/C++怎样获取程序的执行时间「建议收藏」

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函数原型 clock_t clock (void);

函数返回值:clock()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。

Returns the processor time consumed by the program. 返回程序所消耗的处理器时间。

两个重要的概念需要理解一下

epoch:时间点。

时间点在标准C/C++中是一个整数,它用此时的时间和标准时间点相差的秒数(即日历时间)来表示。

通过时钟作为参考的划时代系统有所不同,但它是关系到执行程序(通常是它的启动)。要计算一个程序的实际处理时间,由时钟返回的值应比由曾经调用同一个函数返回的一个值。

clock tick:时钟计时单元,一个时钟计时单元的时间长短是由CPU控制的。一个clock tick不是CPU的一个时钟周期,而是C/C++的一个基本计时单位。

clock函数

The value returned is expressed in clock ticks, which are units of time of a constant but system-specific length (with a relation of CLOCKS_PER_SEC clock ticks per second). 返回的值是以时钟计时单元为单位表示,这是一个恒定的但系统特定长度的时间单位(CLOCKS_PER_SEC表示每秒多少时钟计时单元)。

The epoch used as reference by clock varies between systems, but it is related to the program execution (generally its launch). To calculate the actual processing time of a program, the value returned by clock shall be compared to a value returned by a previous call to the same function.

时间点所参考的时钟在不同系统间有所不同,它是关系到程序执行(通常是它的启动)。要计算一个程序的实际处理器占用时间,由时钟返回的值应与曾经调用同一个函数返回的一个值相比。

参数:none 没有

返回值:The number of clock ticks elapsed since an epoch related to the particular program execution. On failure, the function returns a value of -1. 假设失败,函数返回值是-1。

一句话,这个函数的作用就是:启动这个程序到程序中调用clock()函数时之间的CPU时钟计时单元(clock tick)的计数。

举一个样例。调用clock的地方就像是我们在体育赛场上掐秒表的动作。

100m开跑计时员开始计时,第一个到达终点掐一下显示的时间是9.502s,第二个是9.559s。

9.502s和9.559s都是从开始赛跑到终点的计时。这就好比我们的程序开始启动了,我们在一些可能造成性能瓶颈的地方前掐秒表——调用clock()函数一下,完了再掐一下秒表,通过计算两次掐表的间隔来评估瓶颈的严重程度。

讲讲clock_t

clock_t是一个定义在ctime头文件里的类型,作为一个基本数据类型的别名。

在C语言中,clock_t定义的头文件就是time.h。

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我们打开自己所在开发环境中的time.h,搜索一下clock_t便能够找到。

例如以下显示:

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从上如我们能够知道所谓的clock_t事实上就是一个long型。

讲讲CLOCKS_PER_SEC

前面我知道CLOCKS_PER_SEC是某一个特定的值。

进入time.h和查看clock_t的方法一样找到CLOCKS_PER_SEC。

显示样例如下:

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能够看见CLOCKS_PER_SEC是一个宏,意味着在全部出现CLOCKS_PER_SEC的地方在编译的时候就会被替换成1000这个数值。

小试牛刀

现在我们就试验一下,我通过编写3个函数testinit()、testwork()、testend()来模拟程序执行的一些模块的执行时间。

代码语言:javascript 代码运行次数:0

运行复制

#include       /* printf */#include        /* clock_t, clock, CLOCKS_PER_SEC */#include        /* sqrt */

int testinit (int n){int num = n * n;while(num){--num;}return 0;}

int testwork (int n){printf ("Begin Calculating...n");int i,j;int freq=n-1;for (i=2; i1;--j)if (i%j==0){--freq;break;}}return freq;}

int testend (int n){int num = n * n;while(num){--num;}return 0;}

int main (){clock_t t;int f;

//测试第一阶段 初始化printf ("Begin clock...n");t = clock(); //第一个clock() t表示从程序启动到现在这个时刻的时间testinit(1500);t = clock() - t; //第二次调用clock()减去第一次获得的t的差值为两次掐表的间隔printf ("It took %d clicks (%f seconds) to call testinit().n",t,((float)t)/CLOCKS_PER_SEC);

//测试第二阶段 工作t = clock(); //第一个clock() t表示从程序启动到现在这个时刻的时间f = testwork(99999);t = clock() - t; //第二次调用clock()减去第一次获得的t的差值为两次掐表的间隔printf ("It took %d clicks (%f seconds)to call testwork().n",t,((float)t)/CLOCKS_PER_SEC);printf ("The number of primes lower than 100,000 is: %dn",f);

//测试第三阶段t = clock(); //第一个clock() t表示从程序启动到现在这个时刻的时间testend(1255);t = clock() - t; //第二次调用clock()减去第一次获得的t的差值为两次掐表的间隔printf ("It took %d clicks (%f seconds)to call testend().n",t,((float)t)/CLOCKS_PER_SEC);

return 0;}

通过比对数据我们分析出testwork()函数耗时较大,很可能就是项目中的瓶颈。

以下我们看看这个程序在各个平台的Unix/Linux执行情况如何呢?

在RHEL7上:

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在RHEL6上:

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在Solaris上:

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在MAC上:

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