如何在c ++中计算冒泡排序、插入排序和选择排序函数的时间（以毫秒为单位）

Posted 2023-03-27

【中文标题】如何在c ++中计算冒泡排序、插入排序和选择排序函数的时间（以毫秒为单位）

【英文标题】：How to calculate time in milliseconds of functions of bubble sort, insertion sort and selection sort in c++

【发布时间】：2022-01-11 04:35:45

【问题描述】：

应该使用哪些函数来计算函数的时间 有没有为此目的的内置函数。

【问题讨论】：

可能重复***.com/questions/44433440/…

【参考方案1】：

您可以使用此代码：

auto a = chrono::steady_clock::now();

//write your code here

auto b = chrono::steady_clock::now();
double time = chrono::duration <double, milli> (b - a).count();
cout << endl << "Time ---> " << time;

【参考方案2】：

没有专门用于计算函数所用时间的内置内容。

有内置函数可以检索当前时间。有关详细信息，请参阅std::chrono::high_resolution_clock::now()。

要对函数计时，您应该（至少通常）在进入函数之后检索当前时间，并在退出之前再次检索。

然后，您可以将两者相减，并使用std::duration_cast 将其转换为方便的持续时间（毫秒、微秒或纳秒，视情况而定）。

把它们放在一起，你可以（例如）得到这样的东西：

template <class T, class U, template<class, class> class F, typename ...Args>
auto timer(F<T,U> f, std::string const &label, Args && ...args) 
    using namespace std::chrono;

    auto start = high_resolution_clock::now();
    auto holder = f(std::forward<Args>(args)...);
    auto stop = high_resolution_clock::now();
    std::cout << label << " time: " << duration_cast<microseconds>(stop - start).count() << "\n";

    return holder;

这使您可以传递一些任意函数（以及要传递给该函数的参数）并打印出函数执行所用的时间。目前它正在执行微秒，但将其更改为毫秒应该是微不足道的。

最后，这会返回被调用函数产生的任何值，所以如果你有类似的东西：

x = f(a, b, c);

您可以将其替换为：

x = timer(f, a, b, c);

...打印出f 消耗的时间。

【讨论】：

std::steady_clock 通常不推荐用于计时吗？ std::high_resolution_clock 允许与 std::system_clock 相同，这会受到进程外部时间更改的影响。

time.h 库中的任何函数可以用于此目的吗？

std::high_resolution_clock 在 Linux 上只是一个内核调用 clock_gettime() 的包装器，尽管它通常是一个 VDSO 并在用户空间中解析。尽管如此，如果 NTP/PTP 偏移量太大，时钟可能会及时回退。 stable_clock 保证不会及时跳跃或扭曲。

@Galik：我不确定“通常推荐”，但对我来说这听起来像是一个糟糕的权衡。对于计时功能，您的首要任务是分辨率。是的，在大多数地方，您的函数每年可能会记录两次大约 1 小时或 -1 小时的时间，但如果您关心毫秒，那么一个小时是如此巨大的异常值，以至于将其过滤掉是微不足道的。

@AsadullahShaukat：不可靠，不。 clock() 可能是最接近的。它应该给 CPU 时间，但一些实现却给了 wall time，而且分辨率通常很粗糙（通常在几十到几百毫秒的数量级）。 time()应该是给wall time的，一般分辨率是1秒。

【参考方案3】：

我通常不以秒为单位计算时间，因为它在具有不同 CPU 频率的机器上会有所不同。我通常使用 CPU 周期，这样如果您在笔记本电脑或超频的高端服务器上运行，它将大致相同。周期还可以更好地反映和关联其他机器特性，如 CPU 缓存延迟。这是Linux内核内部使用的

# cat /sys/devices/system/clocksource/clocksource0/current_clocksource
tsc

每个 CPU 架构都有某种内部时间戳计数器。在 x86_64 上，它是 TSC（时间戳计数器），可以使用 Intel 内在 '__builtin_ia32_rdtsc()' 读取，如

#include <cstdint>
static inline std::uint64_t now() 
    return __builtin_ia32_rdtsc();

然后在您的代码上，您可以执行以下操作：

std::uint64_t t0 = now();
call_my_algo();
uint64_t t1 = now();
uint64_t ticks = t1>=t0 ? t1-t0 : (std::numeric_limits<uint64_t>::max() - t0)+t1;

最后一行是处理翻转，但这应该在 177 年中只发生一次，所以不是真正的问题。您只需 t1-t0 即可逃脱惩罚。

rdtsc 调用对 std::chrono 的优势在于您没有调用 glibc 和内核，而这正是 chrono 最终所做的。开销很小，因此这种方法非常适合微基准测试。

有几点需要注意。每个核心都包含自己的时间戳计数器，因此如果它们不同步，那么如果进程从一个核心移动到另一个核心，或者新的时间戳可能低于 start 从而差异变为负数，那么您可能会读取错误 - 因此滴答声将下溢.但这些现在很少见，在旧机器中更常见。

您可以检查您机器上的 TSC 是否值得信任

cat /proc/cpuinfo | grep tsc | tr ' ' '\n' | grep tsc | sort | uniq
constant_tsc
nonstop_tsc
rdtscp
tsc
tsc_scale

constant_tsc - 时间戳计数器频率恒定

nonstop_tsc - 计数器不会在 C 状态下停止

rdtscp - cpu 有 rdtscp 指令（返回时间戳和核心）

tsc - cpu 有时间戳计数器

tsc_scale - amd tsc 缩放支持

你应该小心，无论你使用 std::chrono，它最终会在 Linux 上调用 clock_gettime()，或者如果你使用 TSC，编译器可能会颠倒你的语句顺序，这样上面的代码就可以成为

std::uint64_t t0 = now();
uint64_t t1 = now();
uint64_t ticks = t1>=t0?t1-t0 : (std::numeric_limits<uint64_t>::max() - t0)+t1;
call_my_algo();

因此，您将不会测量任何东西。避免这种情况的一种方法是设置优化障碍，例如

#include <cstdint>
static inline std::uint64_t now() 
    asm volatile ( "" ::: "memory" );
    return __builtin_ia32_rdtsc();

还有记忆障碍的问题，可能非常复杂。

【讨论】：

你的“开始”实际上是你的“t0”吗？

是的！那是一个错字，我现在改正它。