C语言函数运行时间测试


最近突然有必要测试C语言中各个函数的运行时间,于是就搜索了一下,发现有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

首先先贴出我测试用的程序吧。
程序做的处理很简单,就是填写一个1024*1024的矩阵。
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;
}

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。

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)。

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。

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。
可以说是精度最高的测量方法了。

自己试用了这四种方法,感觉需要高精度测试的话,getrusage和gettimeofday都可以选择。需要长时间测试的话,clock也是不错的,尤其是考虑到它的通用性。

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3 thoughts on “C语言函数运行时间测试

  1. Pingback: 复合条件编译开关的使用 ­ CodeCake

  2. MrBear Post author

    gettimeofday还是挺可靠的,平台移植性也高,推荐!

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