用 std::chrono 计算持续时间在需要很长时间时给出 0 纳秒

Posted 2023-03-06

【中文标题】用 std::chrono 计算持续时间在需要很长时间时给出 0 纳秒

【英文标题】：counting duration with std::chrono gives 0 nanosecond when it should take long

【发布时间】：2016-10-02 22:19:09

【问题描述】：

我试图使用 std::chrono 计算 for 循环所花费的持续时间，但即使我通过增加边界值使循环花费更长的时间，它也会给出 0 纳秒，这是代码：

#pragma pack(1) // dont align let's let it take longer
struct Foo
    int x;
    char c;
    int z;
 ;
void take_time()

    Foo f;
    auto t1 = std::chrono::system_clock::now();
    register int c = 0;
    int x=0,y=0,z=1;
    for (c=0;c<10000;c++) // even if i put  1000000000 it will take 0 nanosec !!!!!
        f.z = x+y;
        f.z += z-x+y;
    
   std::cout<<"\ntoken time : "<< std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(std::chrono::system_clock::now()-t1).count()<<std::endl;;

输出：

token time : 0

但是当我将循环计数器的边界增加到非常非常大的值时，它突然需要永远！ ，如果我输入 c

答案： 正如 WhiZTiM 所说，编译器正在删除循环，因为它没有任何用处（感谢 gcc asm("") ，一个空的 asm ，在循环中的任何地方。这将告诉编译器有一些他无法优化的低级操作！ ，或者我们可以对循环中使用的任何变量使用 volitile 关键字，以防止编译器执行与该变量相关的任何优化。谢谢大家，希望对你有帮助

【问题讨论】：

x、y 和 z 未初始化。未定义的行为。

我后来添加了它们，现在它们已初始化但问题仍然存在！

【参考方案1】：

首先，使用初始化变量是a sin.

优化器肯定发现循环是无用的（真的，循环中x、y、z 的值应该是什么）；并且没有使用循环的结果（没有副作用），因此它在生成的代码中删除了循环。

void take_time()

    Foo f;
    auto t1 = std::chrono::system_clock::now();
    register int c = 0;
    int x,y,z;

    ///// Result not used
    for (c=0;c<10000;c++) // even if i put  1000000000 it will take 0 nanosec !!!!!
        f.z = x+y;
        f.z += z-x+y;
    
    /// We can discard the above

   std::cout<<"\ntoken time : "<< std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(std::chrono::system_clock::now()-t1).count()<<std::endl;;

顺便说一句，register 关键字已被弃用。

---

对于 GCC 和 clang，有一种方法可以“吓跑”优化器，使其无法优化某些变量的使用。我使用这个功能：

template<typename T>
void scareTheOptimizer(T& x)
    asm volatile("" :: "p"((volatile void*)&x) : "memory");

因此，当您在循环中调用它时，您现在应该会看到一些时间。

void take_time()

    Foo f;
    auto t1 = std::chrono::system_clock::now();
    int c = 0;
    int x=0,y=0,z=1;
    for (c=0;c<10000;c++)
        f.z = x+y;
        scareTheOptimizer(f.z);             /// <---- Added Here
        f.z += z-x+y;
    
   std::cout<<"\ntoken time : "<< std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(std::chrono::system_clock::now()-t1).count()<<std::endl;;

看Live On Coliru

【讨论】：

是的，我也是这么想的 :)，令人惊叹的 gcc 太棒了 XD，我后来添加了 x,y,z 变量，它们不是原因，现在它们已被初始化，但事实并非如此改变什么，能不能举个不能忽视的循环例子？

谢谢，我们也可以使用volatile int c; 作为循环计数器，这样可以防止编译器进行任何与之相关的优化

我编辑了问题，我在最后附加了答案，你会发现很多信息