std::chrono::duration_cast - 比纳秒更精确的单位？

Posted 2023-02-17

【中文标题】std::chrono::duration_cast - 比纳秒更精确的单位？

【英文标题】：std::chrono::duration_cast - any unit more precise than nano-second?

【发布时间】：2014-02-03 16:18:38

【问题描述】：

我想问一下，如何以任何单位计算时间，例如皮秒、飞秒以及更精确的时间。我正在计算函数的运行时间并使用纳秒，当我使用毫秒或纳秒时，函数的运行时间返回 0。我认为 Chrono 库只支持到纳秒，这是我在输入 chrono 后按 ctrl+space 时出现的最精确的::

int main()

    auto t1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    f();
    auto t2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    std::cout << "f() took "
              << std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(t2 - t1).count()
              << " milliseconds\n";

代码来源：http://en.cppreference.com/w/cpp/chrono/duration/duration_cast

谢谢。

【问题讨论】：

尝试运行每个函数 1000 次或更多次，然后将结果时间除以 1000。还要注意，Windows 上的最大精度为 1 - 15 毫秒，具体取决于您的 Windows 是否喜欢您

@TheOne 如果运行该函数 1000 次需要 10 微秒，即 1 毫秒精度的时钟中的 0.01 毫秒，该怎么办？

@TheOne，这不是真的。 Windows 具有精度为 100 纳秒的高分辨率计时器。您必须使用 Windows API 来获取它们，但它们就在那里：msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/…

Visual Studio 中的

不仅具有非常差的高分辨率时钟，而且还破坏了持续时间混合算术（这种完全不工作，因此显然从未测试过；由于某种原因，这些东西的成本高达 14,000 美元）。如果您必须使用 Visual Studio，我建议您使用 Boost.Chrono。

我必须提交作业，老师的电脑是否也需要安装/设置boost库，因为它是外部库。

【参考方案1】：

您可以以更精确的持续时间（皮秒...）计算时间

www.stroustrup.com/C++11FAQ.html

见以下定义：

typedef ratio<1, 1000000000000> pico;

然后使用：

duration<double, pico> d1.23; //...1.23 picoseconds

更新 您的问题分为三个部分：

如何使用 std::chrono 并使用 std::chrono::duration 进行计算 如何获得更高精度的时间戳 如何对代码进行性能测试

上面我只回答了第一个问题（如何定义“皮秒”持续时间）。以下面的代码为例：

#include <chrono>
#include <iostream>
#include <typeinfo>

using namespace std;
using namespace std::chrono;

void f()

    enum  max_count = 10000 ;
    cout << '|';
    for(volatile size_t count = 0; count != max_count; ++count)
    
        if(!(count % (max_count / 10)))
            cout << '.';
    
    cout << "|\n";


int main()

    typedef std::ratio<1l, 1000000000000l> pico;
    typedef duration<long long, pico> picoseconds;
    typedef std::ratio<1l, 1000000l> micro;
    typedef duration<long long, micro> microseconds;

    const auto t1 = high_resolution_clock::now();
    enum  number_of_test_cycles = 10 ;
    for(size_t count = 0; count != number_of_test_cycles; ++count)
    
        f();
    
    const auto t2 = high_resolution_clock::now();
    cout << number_of_test_cycles << " times f() took:\n"
         << duration_cast<milliseconds>(t2 - t1).count() << " milliseconds\n"
         << duration_cast<microseconds>(t2 - t1).count() << " microseconds\n"
         << duration_cast<picoseconds>(t2 - t1).count() << " picoseconds\n";

它产生这个输出：

$ ./test
|..........|
|..........|
|..........|
|..........|
|..........|
|..........|
|..........|
|..........|
|..........|
|..........|
10 times f() took:
1 milliseconds
1084 microseconds
1084000000 picoseconds

如您所见，为了获得 1 毫秒的结果，我必须重复 f() 10 次。当您的计时器没有足够的精度时，重复您的测试是一般方法。有一个与重复相关的问题——重复你的测试 N 次并不需要花费成比例的时间。你需要先证明它。

另一件事 - 虽然我可以使用皮秒持续时间进行计算，但我的 high_resolution_timer 无法提供比微秒更高的精度。

要获得更高的精度，您可以使用时间戳计数器，请参阅 wiki/Time_Stamp_Counter - 但这很棘手且特定于平台。

【讨论】：

我将如何使用它来复制我发布的代码中的功能，您能否指出我发布的代码，如何更改它以使其使用您拥有的方法描述。问候

【参考方案2】：

“标准”PC 的分辨率约为 100 纳秒，因此除非您拥有某种定制硬件，否则实际上不可能以高于该分辨率的分辨率测量时间。请参阅How precise is the internal clock of a modern PC? 了解相关问题并查看第二个答案：https://***.com/a/2615977/1169863。

【讨论】：

可能是这样，但这不是重点。有时您必须对时间进行计算，并且希望最小化舍入误差的影响。因此，计算的精度远高于您的时钟支持的精度。