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c++如何使用库进行高精度计时 性能测试必备【标准库】

穿越時空

穿越時空

发布时间:2025-12-21 15:53:02

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来源于php中文网

原创

应使用 steady_clock 而非 system_clock 实现可靠跨平台高精度计时,通过 duration_cast 显式转换纳秒、微秒或毫秒单位,并封装 RAII 计时器类自动管理起止时间,性能测试需预热、多次运行并取最小值或中位数以排除系统噪声。

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直接用 std::chrono 的高精度时钟(如 steady_clock)记录起止时间点,再用 duration_cast 转成需要的单位(纳秒、微秒、毫秒),就能实现可靠、跨平台的高精度计时。

选对时钟:用 steady_clock 而非 system_clock

steady_clock 单调递增、不受系统时间调整影响,适合测耗时;system_clock 对应系统时间,可能因 NTP 同步跳变,导致计时异常。

推荐写法:

  • auto start = std::chrono::steady_clock::now();
  • auto end = std::chrono::steady_clock::now();

计算耗时:用 duration_cast 精确转换单位

两个 time_point 相减得到 duration,再显式转为目标单位。避免隐式转换丢失精度或溢出。

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常用转换示例:

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下载
  • 纳秒:std::chrono::duration_cast<:chrono::nanoseconds>(end - start).count()
  • 微秒:std::chrono::duration_cast<:chrono::microseconds>(end - start).count()
  • 毫秒(带小数):std::chrono::duration(end - start).count()

封装成可复用的计时器类

手动记起点终点易出错,建议封装一个 RAII 计时器,在构造时启动、析构时自动打印/返回耗时。

简易实现要点:

  • 构造函数保存 steady_clock::now()
  • 析构函数计算差值并输出(或通过回调/成员函数获取)
  • 支持模板参数指定输出单位(如 microseconds

这样写测试代码更干净:{ Timer t; do_something(); } // 自动打印耗时

注意精度与稳定性:多次运行取最小值或中位数

单次测量受缓存、调度、CPU 频率波动影响大。性能测试应:

  • 预热:先执行几次目标函数,让代码和数据进入 cache
  • 重复运行足够多次(如 100+ 次)
  • 取最小耗时(排除干扰)或中位数(更稳健)
  • 避免在计时区域内做 I/O、内存分配等不可控操作

真正反映函数本身开销,而非系统噪声。

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