C语言中常用计时方法总结
2012-10-25 09:46
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C语言中常用计时方法总结
1. time()
头文件:time.h函数原型:time_t time(time_t * timer)
功能:返回以格林尼治时间(GMT)为标准,从1970年1月1日00:00:00到现在的此时此刻所经过的秒数。
用time()函数结合其他函数(如:localtime、gmtime、asctime、ctime)可以获得当前系统时间或是标准时间。
用difftime函数可以计算两个time_t类型的时间的差值,可以用于计时。用difftime(t2,t1)要比t2-t1更准确,因为C标准中并没有规定time_t的单位一定是秒,而difftime会根据机器进行转换,更可靠。
用法:
time_t start,end; start =time(NULL);//or time(&start); //…calculating… end =time(NULL); printf("time=%d\n",difftime(end,start));总结:C标准库中的函数,可移植性最好,性能也很稳定,但精度太低,只能精确到秒,对于一般的事件计时还算够用,而对运算时间的计时就明显不够用了。
2. clock()
头文件:time.h函数原型:clock_t clock(void);
功能:该函数返回值是硬件滴答数,要换算成秒,需要除以CLK_TCK或者 CLK_TCKCLOCKS_PER_SEC。比如,在VC++6.0下,这两个量的值都是1000。
用法:
clock_t start,end; start = clock(); //…calculating… end = clock(); printf("time=%f\n",(double)end-start)/CLK_TCK);总结:可以精确到毫秒,适合一般场合的使用。
3. timeGetTime()
WIN32API头文件:Mmsystem.h 引用库: Winmm.lib
函数原型:DWORD timeGetTime(VOID);
功能:返回系统时间,以毫秒为单位。系统时间是从系统启动到调用函数时所经过的毫秒数。注意,这个值是32位的,会在0到2^32之间循环,约49.71天。
用法:
DWORDstart,end; start= timeGetTime(); //…calculating… end= timeGetTime(); printf("time=%d\n",end-start);总结:该函数的时间精度是五毫秒或更大一些,这取决于机器的性能。可用timeBeginPeriod和timeEndPeriod函数提高timeGetTime函数的精度。如果使用了,连续调用timeGetTime函数,一系列返回值的差异由timeBeginPeriod和timeEndPeriod决定。
4. GetTickCount()
WIN32API头文件:windows.h
函数原型:DWORD WINAPI GetTickCount(void);
功能:返回自设备启动后的毫秒数(不含系统暂停时间)。
用法:
DWORDstart,end; start= GetTickCount(); //…calculating… end= GetTickCount(); printf("time=%d\n",end-start);总结:精确到毫秒。对于一般的实时控制,使用GetTickCount()函数就可以满足精度要求。
5. QueryPerformanceCounter()、QueryPerformanceFrequency()
WIN32API头文件:windows.h
函数原型:BOOLQueryPerformanceCounter(LARGE_INTEGER *lpPerformanceCount);
BOOLQueryPerformanceFrequency(LARGE_INTEGER *lpFrequency);
功能:前者获得的是CPU从开机以来执行的时钟周期数。后者用于获得你的机器一秒钟执行多少次,就是你的时钟周期。
补充:LARGE_INTEGER既可以是一个8字节长的整型数,也可以是两个4字节长的整型数的联合结构, 其具体用法根据编译器是否支持64位而定:
typedef union_LARGE_INTEGER { struct { DWORD LowPart ; LONG HighPart; }; LONGLONG QuadPart ; }LARGE_INTEGER;
用法:
在进行定时之前,先调用QueryPerformanceFrequency()函数获得机器内部定时器的时钟频率,然后在需要严格定时的事件发生之前和发生之后分别调用QueryPerformanceCounter()函数,利用两次获得的计数之差及时钟频率,计算出事件经历的精确时间。
LARGE_INTEGER num; longlong start,end,freq; QueryPerformanceFrequency(&num); freq=num.QuadPart; QueryPerformanceCounter(&num); start= num.QuadPart; //…calculating… QueryPerformanceCounter(&num); end= num.QuadPart; printf("time=%d\n",(end-start)*1000/freq);总结:这种方法的定时误差不超过1微秒,精度与CPU等机器配置有关,一般认为精度为透微秒级。在Windows平台下进行高精度计时的时候可以考虑这种方法。
6. gettimeofday()
Linux C函数。头文件:sys/time.h
函数原型:int gettimeofday(struct timeval *tv,struct timezone *tz);
说明:其参数tv是保存获取时间结果的结构体,参数tz用于保存时区结果(若不使用则传入NULL即可)。
timeval的定义为:
struct timeval { long tv_sec; // 秒数 long tv_usec; //微秒数 }可见该函数可用于在linux中获得微秒精度的时间。
用法:
struct timeval start,end; gettimeofday(&start, NULL ); //…calculating… gettimeofday(&end, NULL ); long timeuse =1000000 * ( end.tv_sec - start.tv_sec ) + end.tv_usec - start.tv_usec; printf("time=%f\n",timeuse /1000000.0);总结:使用这种方式计时,精度可达微秒。经验证,在arm+linux的环境下此函数仍可使用。推荐。
7. RDTSC - 读取时间标签计数器
X86架构CPU汇编指令。操作码:0F 31 指令:RDTSC
功能:将时间标签计数器读入 EDX:EAX寄存器中。
说明:在Pentium以上的CPU中,提供了一条机器指令RDTSC来读取这个时间戳的数字,并将其保存在EDX:EAX寄存器对中。由于EDX:EAX寄存器对恰好是Win32平台下C++语言保存函数返回值的寄存器,所以我们可以把这条指令看成是一个普通的函数调用:
inline unsigned long longGetCycleCount() { __asm RDTSC }如果编译器不允许直接用RDTSC的话,可以用_emit伪指令直接嵌入该指令的机器码形式0X0F、0X31:
inline unsigned long long GetCycleCount() { __asm _emit 0x0F __asm _emit 0x31 }计算时还需要将得到的数字除以CPU的主频(单位GHZ),就能得到纳秒级的时间了。暂时我还没找到好的获得机器主频的方法,Windows平台下可以考虑用QueryPerformanceFrequency()函数,但这样一来就没办法在Linux下使用此方法。后来我考虑配合sleep函数,获取1秒中的机器周期数的方法来得到CPU主频。如果哪位有更好的方法,还请多多请教。
#ifdef WIN32 #include <windows.h> #else #include <sys/unistd.h> #endif inline unsigned long long GetNTime() { __asm("RDTSC"); } static double hz=0.0; void init_timer() { longlong t1=GetNTime(); #ifdef WIN32 Sleep(1000); #else sleep(1); #endif longlong t=GetNTime()-t1; hz=(double)t/1000000000; printf("hz=%fGhz\n",hz); } long long u_timer(long long *t,int mode) { if(hz<0.001) init_timer(); if(!mode) { *t=GetNTime(); return0; } longlong t1=GetNTime()-*t; t1/=hz; longlong ns=t1%1000; longlong us=(t1/1000)%1000; longlong ms=(t1/1000000)%1000; longlong s=t1/1000000000; printf("time="); if(s!=0) printf("%llds",s); if(ms!=0) printf("%lldms",ms); if(us!=0) printf("%lldus",us); if(ns!=0) printf("%lldns",ns); printf("\n"); *t=GetNTime(); returnt1; }总结:这种方法精确到纳秒,但缺点是非常短时间的计时会不稳定。最近因为项目需要,我也找了一下ARM+Linux平台上可以用的计时方法,后来选择了gettimeofday()。不知道ARM+Linux平台上有没有类似RDTSC的这种指令。
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