Linux下的函数执行时间的统计方法

悠悠 2021-12-18 06:53 577阅读 0赞

如何测试某个函数的执行时间是做实验时经常用到的功能，在此比较Linux下的测试函数，主要是其精确度。我们采用统一的测试标准程序（standard.c）：

\#include <stdio.h>

\#define MAX 1000    /\* the loop count \*/

/\* function: do loop operation

\* input: NULL

\* output: counter->the counter result

\*/

int do\_work()

int counter = 0;    /\* the counter \*/

int i, j;                /\* the loop variable \*/

/\* accumulate the counter \*/

for(i = 0; i < MAX; i++)

for(j = 0; j < MAX; j++)

counter++;

/\* return the counter's value \*/

return counter;

int main()

printf("counter = %d/n", do\_work());

通过命令gcc -o standard standard.c生成测试程序。

Linux下的方法：

（1）    使用命令time：

\[root@localhost-120 xgf\]\# time ./standard

counter = 1000000

real    0m0.006s

user    0m0.000s

sys     0m0.000s

time命令对秒（s）级别的很精确，而对毫秒级的误差比价大。我们可以通过sleep/usleep函数来进行测试。sleep(0.1)或者usleep(100)都是表示休眠100ms，而测试结果都是：

real    0m0.002s

user    0m0.000s

sys     0m0.000s

（2）    通过difftime函数：

double difftime(time\_t time1, time\_t time0);计算time1和time0之间的秒数。测试程序如下：

\#include <stdio.h>

\#include <time.h>

\#define MAX 1000

int do\_work()

int counter = 0;    /\* the counter \*/

int i, j;                    /\* the loop variable \*/

/\* accumulate the counter \*/

for(i = 0; i < MAX; i++)

for(j = 0; j < MAX; j++)

counter++;

/\* return the counter's value \*/

return counter;

int main()

time\_t start, end;

int val;

start = time(NULL);

do\_work();

end = time(NULL);

printf("val = %f/n", difftime(end, start));

return 0;

测试结果如下：

val = 0.000000

real    0m0.006s

user    0m0.000s

sys     0m0.000s

我们发现，difftime的精确度还没有time命令高。

（3）    通过gettimeofday函数：

int gettimeofday(struct timeval \*tv, struct timezone \*tz); 其中timeval结构定义如下：

struct timeval

time\_t      tv\_sec;     /\* seconds \*/

suseconds\_t tv\_usec;    /\* microseconds \*/

\};

获取当前时刻，可以精确到微妙级别。

\#include <stdio.h>

\#include <sys/time.h>

\#define MAX 1000    /\* the loop count \*/

/\* function: do loop operation

\* input: NULL

\* output: counter->the counter result

\*/

int do\_work()

int counter = 0;    /\* the counter \*/

int i, j;           /\* the loop variable \*/

/\* accumulate the counter \*/

for(i = 0; i < MAX; i++)

for(j = 0; j < MAX; j++)

counter++;

/\* return the counter's value \*/

return counter;

int main()

struct timeval start, end;

int interval;

gettimeofday(&start, NULL);

do\_work();

gettimeofday(&end, NULL);

interval = 1000000\*(end.tv\_sec - start.tv\_sec) + (end.tv\_usec - start.tv\_usec);

printf("interval = %f/n", interval/1000.0);

输出结果如下：

interval = 3.527000

real    0m0.006s

user    0m0.000s

sys     0m0.000s

也就是3.527ms。

（4）    利用rdtsc汇编指令，这是硬件计数器提供的功能，可以精确到1/f（f为处理器频率）。

\#include <stdio.h>

\#include <time.h>

\#define MAX 1000

\#define FREQUENCE 1595984000.00 /\* the frequence of CPU \*/

int do\_work()

int counter = 0;    /\* the counter \*/

int i, j;           /\* the loop variable \*/

/\* accumulate the counter \*/

for(i = 0; i < MAX; i++)

for(j = 0; j < MAX; j++)

counter++;

/\* return the counter's value \*/

return counter;

int main()

unsigned int start\_high, start\_low;

unsigned int end\_high, end\_low;

long long interval, start, end;

/\* get the start time \*/

asm("rdtsc /n/t");

asm("movl %%eax, %0/n/t":"=g"(start\_low));

asm("movl %%edx, %0/n/t":"=g"(start\_high));

printf("start\_high:/t%08X start\_low:/t%08X/n", start\_high, start\_low);

start = start\_high;

start = (start << 32) | start\_low;

/\* invoke the target function \*/

do\_work();

/\* get the end time \*/

asm("rdtsc /n/t");

asm("movl %%eax, %0/n/t":"=g"(end\_low));

asm("movl %%edx, %0/n/t":"=g"(end\_high));

printf("end\_high:/t%08X end\_low:/t%08X/n", end\_high, end\_low);

end = end\_high;

end = (end << 32) | end\_low;

/\* count the interval time \*/

interval = end - start;

printf("lost time is:/t%llX %f/n", interval, (interval \* 1000)/FREQUENCE);

return 0;

输出结果如下：

start\_high:     00013272 start\_low:     A1081568

end\_high:       00013272 end\_low:       A1600586

lost time is:   57F01E 3.611002

real    0m0.006s

user    0m0.000s

sys     0m0.000s

综上所述，time命令和difftime函数基本都是秒级别的，根本达不到毫秒级别的计数。而gettimeofday和rdtsc是很精确的方式，建议如果大家以后需要毫秒级别的计数采用gettimeofday或者rdtsc。

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