C++精确时间测量利器：time()与gettimeofday()函数剖析

2024-03-03 07:57:08

揭秘 C++ 中精确时间测量的利器：time() 与 gettimeofday()

引言

在软件开发中，准确测量代码执行时间至关重要，这有助于优化性能、发现瓶颈并确保应用程序的响应性。C++ 标准库提供了 time() 和 gettimeofday() 函数，它们可以用来实现这一目的。本文将深入探讨这两个函数，阐明它们的异同，并通过实际示例指导你如何在 C++ 项目中运用它们。

time() 函数：秒级精度

time() 函数返回自 1970 年 1 月 1 日格林威治标准时间午夜以来的经过秒数，其原型如下：

time_t time(time_t *tloc);

如果你将 tloc 设置为非空指针，time() 函数会将当前时间存储在它指向的内存位置。

限制：

time() 函数只提供秒级精度，这对于需要毫秒级或微秒级精度的应用程序来说还不够。此外，time() 函数容易受到时区变更和夏令时调整的影响，可能导致测量不准确。

gettimeofday() 函数：高精度利器

gettimeofday() 函数提供了更高的精度，返回自 Epoch 以来的秒数和小数秒数。其原型如下：

int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);

tv 参数是一个 timeval 结构的指针，用于存储秒数和小数秒数。tz 参数是一个 timezone 结构的指针，用于存储时区和夏令时信息。

优势：

gettimeofday() 函数比 time() 函数拥有以下优势：

更高的精度： 提供微秒级精度，适用于需要精确时间测量的应用程序。
不受时区变更影响： 返回自 Epoch 以来的实际秒数，不受时区变更或夏令时调整的影响。

解释测量结果

gettimeofday() 函数返回一个 timeval 结构，包含以下成员：

tv_sec：自 Epoch 以来的经过秒数
tv_usec：自上一个秒数开始以来经过的微秒数

要读取结果，可以使用以下公式：

time_taken = (tv_sec * 1000000) + tv_usec;

例如，如果 tv_sec = 4，tv_usec = 45025，那么经过的时间为：

time_taken = (4 * 1000000) + 45025 = 4045025 微秒

这相当于 4.045 秒。

代码示例

以下代码片段展示了如何使用 time() 和 gettimeofday() 函数测量执行时间：

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <sys/time.h>

int main() {
    time_t before, after;
    struct timeval startTV, endTV;

    printf("**time() before time= %ld\n", time(&before));

    // 执行一些任务

    printf("**time() after time= %ld\n", time(&after));

    gettimeofday(&startTV, NULL); // 开始计时

    // 执行一些任务

    gettimeofday(&endTV, NULL); // 结束计时

    timersub(&endTV, &startTV, &diff); // 计算时间差

    printf("**time taken = %ld %ld\n", diff.tv_sec, diff.tv_usec);

    return 0;
}

此代码段首先使用 time() 函数测量执行时间，可能会出现精度限制。然后使用 gettimeofday() 函数测量执行时间，它提供更高的精度。

结论

time() 函数和 gettimeofday() 函数都是用于测量时间的 C++ 函数，但它们在精度和受影响因素方面存在差异。time() 函数提供秒级精度，容易受到时区变更和夏令时调整的影响。gettimeofday() 函数提供微秒级精度，不受时区变更影响。对于需要更高精度或不受时区变更影响的应用程序，gettimeofday() 函数是更好的选择。