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C++ 中的耗时计算函数

news 2025/8/21 2:01:15

#include <time.h>int clock_gettime (clockid_t clock_id, struct timespec *tp)

获取当前 clock_id 的时钟值并存储在 tp 中。

其中 tp 是一个 timespec 结构体，在 time.h 头文件中定义：

#include <time.h>:struct timespec {time_t   tv_sec;        /* seconds */long     tv_nsec;       /* nanoseconds */
};

clock_id 是识别系统时钟的 ID，常用的定义有以下几种：

CLOCK_REALTIME：这是实际的时间，即从 1970 年 1 月 1 日（UTC）至今的秒数。这种计时方式会受到 NTP（网络时间协议）的影响，系统时间可能会被自动调整。用户可以修改系统时间，但修改后会影响到 CLOCK_REALTIME 的计数。
CLOCK_MONOTONIC：这是单调时间，即从系统启动到现在的时间。CLOCK_MONOTONIC 时钟不受系统时间不连续跳跃的影响（例如，如果系统管理员手动更改时钟），但是受到由 adjtime() 和 NTP 执行的增量调整的影响。在系统休眠（suspend）时，CLOCK_MONOTONIC 会停止增加。
CLOCK_MONOTONIC_RAW：与 CLOCK_MONOTONIC 类似，但不同之处在于它不会受到 NTP 的影响。即使 NTP 服务器和本地的时钟硬件之间存在问题，NTP 也不会影响到 CLOCK_MONOTONIC_RAW 的频率。该时钟 ID 从 Linux 2.6.28 内核开始引入，Linux 特有。
CLOCK_BOOTTIME：与 CLOCK_MONOTONIC 类似，当系统进入休眠（suspend）时，它会继续增加。

可以通过「man 3 clock_gettime」命令查阅 Linux 手册获取 clock_id 更详细信息。

我们通过以下示例来展示程序运行耗时的计算方法：

#include <time.h>int main(int argc, char const *argv[])
{struct timespec start, end;clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC_RAW, &start);func_or_code_here();    // your code ...clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC_RAW, &end);long elapsed_ms = (end.tv_sec - start.tv_sec) * 1000 + (end.tv_nsec - start.tv_nsec) / 1e6;return 0;
}

在上面的示例中，通过 clock_gettime() 函数获取运行时刻的实际时间并存储在 start 与 end 两个变量中，然后计算经过的时间（毫秒），最后得出函数运行耗时。

以下是一种 C++ 的封装方式，文件名为 timer.h，仅供参考：

#include <time.h>class Timer {
public:Timer() {reset();}~Timer() = default;long elapsed_sec() {clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC_RAW, &_end);return (_end.tv_sec - _start.tv_sec) + (_end.tv_nsec - _start.tv_nsec) / 1e9;        }long elapsed_ms() {clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC_RAW, &_end);return (_end.tv_sec - _start.tv_sec) * 1000 + (_end.tv_nsec - _start.tv_nsec) / 1e6;}long elapsed_us() {clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC_RAW, &_end);return (_end.tv_sec - _start.tv_sec) * 1e6 + (_end.tv_nsec - _start.tv_nsec) / 1000;}long elapsed_ns() {clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC_RAW, &_end);return (_end.tv_sec - _start.tv_sec) * 1e9 + (_end.tv_nsec - _start.tv_nsec);}void reset() {clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC_RAW, &_start);}private:struct timespec _start;struct timespec _end;
};

在以上的封装过程中，在 Timer 类中定义了 _start 与 _end 成员变量，用于存储开始时间与结束时间，Timer 类提供了计算耗时的秒（elapsed_sec），毫秒（elapsed_ms），微秒（elapsed_us），纳秒（elapsed_ns）的成员函数。同时提供了 reset 函数用于重新计时。在这里我们可以通过以下示例来更好地理解 Timer 的用法：

#include <iostream>
#include "timer.h"int main(int argc, char const *argv[])
{Timer t;func_or_code_here();    // your code ...long elapsed_ms = t.elapsed_ms();return 0;
}