C++程序運行時間

在C++程序的性能分析中，其中重要的一項就是程序的運行時間。雖然程序的運行速度與計算機的配置、計算機的當前狀態等有很大關系，但在相對一致的外部環境下，程序運行時間的長短在很大程度上是可以反映程序效率的。

1.一般計時方法

在ctime頭文件中，C++提供了計時函數 clock() ，其返回數據類型為 clock_t。

typedef   long   clock_t;

clock()函數返回從“開啟程序進程”到“程序中調用clock()函數”這段時間里，CPU時鍾計時單元（clock tick）的數目，在MSDN中稱之為掛鍾時間（wal-clock）。
在ctime文件中，還定義了一個常量CLOCKS_PER_SEC，它用來表示一秒內有多少個CPU時鍾計時單元。
通過clock()/CLOCKS_PER_SEC便可以得到進程的運行時間，一般CLOCKS_PER_SEC的值為1000，可見計時精度可達小數點后3位（毫秒級）。

#define CLK_TCK  CLOCKS_PER_SEC

計時的簡單示例如下

/*
 *作者：侯凱
 *說明：clock()計時函數
 *日期：2013-6-6
*/
#include <ctime> //計時用的頭文件
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    long i = 10000000L;
    clock_t start, end; 
    
    start = clock(); 
    while( i-- );//需要計時的程序段
    end = clock(); 
    printf("The time was: %f\n", (double)(end - start) / CLK_TCK); 

    system("pause");
    return 0;
}

2.精確計時方法

這里精確的含義是計時的精度更高，為了達到更高的計時精度，需要使用精確時間函數QueryPerformanceCounter()和QueryPerformanceFrequency()，它們需要計算機從硬件上支持精確定時器。當然，現在計算機一般都是支持的。
QueryPerformanceCounter()函數返回高精確度計數器的脈沖數目（計時數），QueryPerformanceFrequency()函數提供了高精度計時器的頻率值，即每秒脈沖數。

bool  QueryPerformanceFrequency (LARGE_INTEGER *lpFrequency);
bool  QueryPerformanceCounter (LARGE_INTEGER *lpCount);

其中，數據類型LARGE_INTEGER既可以是一個8字節長的整型數，也可以是兩個4字節長的整型數的聯合結構， 其具體用法根據編譯器是否支持64位而定。該類型的定義如下：

typedef union _LARGE_INTEGER
{
     struct
     {
       DWORD LowPart ;// 4字節整型數
        LONG  HighPart;// 4字節整型數
     };
     LONGLONG QuadPart ;// 8字節整型數
     
 }LARGE_INTEGER ;

在進行定時之前，先調用QueryPerformanceFrequency()函數獲得機器內部定時器的時鍾頻率，然后在需要嚴格定時的事件發生之前和發生之后分別調用QueryPerformanceCounter()函數，利用兩次獲得的計數之差及時鍾頻率，計算出事件經歷的精確時間。其過程與clock()方法類似，但這里的時鍾頻率很高，測試電腦上頻率的QuadPart值為3118031，其精度原高於clocK()。
為了更好地使用這種計時方式，已將其封裝成HpTime類，下載。使用該類，計時程序如下

/*
 *作者：侯凱
 *說明：HpTime類高精度計時
 *日期：2013-6-6
*/
#include "hptime.h"
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    long i = 10000000L;
    HpTime hpTime;
    
    while( i-- );//要計時的函數段

     printf("The time was: %f\n", hpTime.sec()); 
    system("pause");
    return 0;
}