clock()函数的精度

Question

我有一些代码试图确定代码块的执行时间。

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

int main()
{
   clock_t start_t, end_t, total_t;
   int i;

   start_t = clock(); //clock start
   printf("Starting of the program, start_t = %ld\n", start_t);

   printf("Going to scan a big loop, start_t = %ld\n", start_t);
   for(i=0; i< 10000000; i++)  //trying to determine execution time of this block
   {
   }
   end_t = clock(); //clock stopped
   printf("End of the big loop, end_t = %ld\n", end_t);

   total_t = (long int)(end_t - start_t);
   printf("Total time taken by CPU: %lu\n", total_t  );

   return(0);
}

我的机器上的代码片段的输出是

Starting of the program, start_t = 8965
Going to scan a big loop, start_t = 8965
End of the big loop, end_t = 27259
Total time taken by CPU: 18294

因此，如果我的CPU以21 MHz运行，并且假设这是执行的唯一东西，那么每个机器周期大约等于47纳秒，所以(18294 * 47) = 859818纳秒。

这会是我代码中for循环的执行时间吗？我是不是做了一些错误的假设。

Answer 1

clock函数使用的时间单位是任意的。在大多数平台上，它与处理器速度无关。它通常与外部定时器中断的频率有关，- which可能是在软件中配置的，或者是经过多年的处理器进化为兼容性而保持的历史值。您需要使用宏CLOCKS_PER_SEC进行实时转换。

printf("Total time taken by CPU: %fs\n", (double)total_t / CLOCKS_PER_SEC);

C标准库被设计成可在广泛的硬件上实现，包括没有内部计时器并依赖外部外设来判断时间的处理器。许多平台都有比time更精确的测量挂钟时间的方法，以及比clock更精确的测量CPU消耗的方法。例如，在POSIX系统(例如Linux和其他类Unix系统)上，您可以使用具有微秒精度的getrusage。

struct timeval start, end;
struct rusage usage;
getrusage(RUSAGE_SELF, &usage);
start = usage.ru_utime;
…
getrusage(RUSAGE_SELF, &usage);
end = usage.ru_utime;
printf("Total time taken by CPU: %fs\n", (double)(end.tv_sec - start.tv_sec) + (end.tv_usec - start.tv_usec) / 1e-6);

在可用的情况下，clock_gettime(CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID)或clock_gettime(CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID)可以提供更好的精度。它有纳秒的精度。

注意精度和准确度之间的差别:精度是报告值的单位。准确性是指报告的值与实际值的接近程度。除非您正在处理一个实时系统，否则对于一段代码所花费的时间(包括度量函数本身的调用)，没有可靠的保证。

有些处理器有计算处理器周期的周期时钟，而不是壁时钟时间，但这会使系统非常特定。

每当进行基准测试时，请注意，在这些特定情况下，您正在度量的是在此特定CPU上执行此特定可执行文件，并且结果可能会或不会泛化到其他情况。例如，除非关闭优化，否则大多数编译器将对问题中的空循环进行优化。测量未优化代码的速度通常是毫无意义的。即使在循环中添加真正的工作，也要注意玩具基准:它们通常不具有与现实世界代码相同的性能特征。在PC和智能手机等现代高端CPU上，CPU密集型代码的基准通常对缓存效果非常敏感，其结果可能取决于系统上运行的是什么，取决于确切的CPU模型(由于不同的缓存大小和布局)，取决于加载代码的地址等。