Ubuntu下C语言函数运行时间测试

最近突然有必要测试C语言中各个函数的运行时间，于是就搜索了一下，发现有4种方法可以达成测算程序运行时间的目的。

它们分别是使用clock, times, gettimeofday, getrusage来实现的。

下面就来逐一介绍，并比较它们的优劣点。

程序做的处理很简单，就是填写一个1024*1024的矩阵。

#include <sys/time.h>
#include <sys/resource.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#define TEST_BY_CLOCK (char)(0x00)
#define TEST_BY_TIMES (char)(0x01)
#define TEST_BY_GETTIMEOFDAY (char)(0x02)
#define TEST_BY_GETRUSAGE (char)(0x03)
#define TEST_METHOD (TEST_BY_GETTIMEOFDAY)
#define COORDINATION_X (int)(1024)
#define COORDINATION_Y (int)(1024)
static int g_Matrix[COORDINA TION_X][COORDINATION_Y];
double getTimeval()
{
struct rusage stRusage;
struct timeval stTimeval;
if (TEST_METHOD == TEST_BY_GETTIMEOFDAY) {
gettimeofday(&stTimeval, NULL);
} else if (TEST_METHOD == TEST_BY_GETRUSAGE) {
getrusage(RUSAGE_SELF, &stRusage);
stTimeval = stRusage.ru_utime;
}
return _sec + (double)_usec*1E-6;
}
int main()
{
int i, j;
int n = 0;
clock_t clockT1, clockT2;
double doubleT1, doubleT2;
if (TEST_METHOD == TEST_BY_CLOCK) {
clockT1 = clock();
} else if (TEST_METHOD == TEST_BY_TIMES) {
times(&clockT1);
} else if (TEST_METHOD == TEST_BY_GETTIMEOFDAY) {
doubleT1 = getTimeval();
} else if (TEST_METHOD == TEST_BY_GETRUSAGE) {
doubleT1 = getTimeval();
}
****************************************************************************** for (i = 0; i < COORDINA TION_X; i++) {
for (j = 0; j < COORDINA TION_Y; j++) {
g_Matrix[i][j] = i * j;
}
}
****************************************************************************** if (TEST_METHOD == TEST_BY_CLOCK) {
clockT2 = clock();
printf("Time result tested by clock = %10.30f\n",
(double)(clockT2 - clockT1)/CLOCKS_PER_SEC);
} else if (TEST_METHOD == TEST_BY_TIMES) {
times(&clockT2);
printf("Time result tested by times = %10.30f\n",
(double)(clockT2 - clockT1)/sysconf(_SC_CLK_TCK));
} else if (TEST_METHOD == TEST_BY_GETTIMEOFDAY) {
doubleT2 = getTimeval();
printf("Time result tested by gettimeofday = %10.30f\n",
(double)(doubleT2 - doubleT1));
} else if (TEST_METHOD == TEST_BY_GETRUSAGE) {
doubleT2 = getTimeval();
printf("Time result tested by getrusage = %10.70f\n",
(double)(doubleT2 - doubleT1));
}
return 0;
}
使用clock的方法：
clock是ANSI C的标准库函数，关于这个函数需要说明几点。

首先，它返回的是CPU耗费在本程序上的时间。

也就是说，途中sleep的话，由于CPU资源被释放，那段时间将不被计算在内。

其次，得到的返回值其实就是耗费在本程序上的CPU时间片的数量，也就是Clock Tick的值。

该值必须除以CLOCKS_PER_SEC这个宏值，才能最后得到ss.mmnn格式的运行时间。

在POSIX兼容系统中，CLOCKS_PER_SEC的值为1,000,000的，也就是1MHz。

最后，使用这个函数能达到的精度大约为10ms。

使用times的方法：
times的用法基本和clock类似，同样是取得CPU时间片的数量，所不同的是要除以的时间单位值为sysconf(_SC_CLK_TCK)。

使用gettimeofday的方法：
用gettimeofday直接提取硬件时钟进行运算，得到的结果的精度相比前两种方法提高了很多。

但是也正由于它提取硬件时钟的原因，这个方法只能计算程序开始时间和结束时间的差值。

而此时系统中如果在运行其他的后台程序，可能会影响到最终结果的值。

如果后台繁忙，系统dispatch过多的话，并不能完全真实反映被测量函数的运行时间。

使用getrusage的方法:
getrusage得到的是程序对系统资源的占用信息。

只要指定了RUSAGE_SELF，就可以得到程序本身运行所占用的系统时间。

可以说是精度最高的测量方法了。

自己试用了这四种方法，感觉需要高精度测试的话，getrusage和gettimeofday都可以选择。

需要长时间测试的话，clock也是不错的，尤其是考虑到它的通用性。