Unix/Linux环境C编程新手教程(22) C/C++怎样获取程序的执行时间「建议收藏」

大家好，又见面了，我是全栈君。

1. 问：知道程序执行时间我们能够做什么？

在《C++应用程序性能优化》一书中，相信大家对性能优化这一块一定很上心，书中通过对比优化前后的时间给我们直观的感受。

那么，我们如何利用C语言提供的库函数获取一个应用程序各阶段的执行效率，通过数据分析出该程序的瓶颈并进行优化呢？

本文将为大家介绍clock()函数。

2. 我们首先看一看C/C++标准文档对于clock()函数的解说

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3. 函数原型 clock_t clock (void);

函数返回值：clock()返回从“开启这个程序进程”到“程序中调用clock()函数”时之间的CPU时钟计时单元（clock tick）数。

Returns the processor time consumed by the program. 返回程序所消耗的处理器时间。

4. 两个重要的概念需要理解一下

epoch：时间点。

时间点在标准C/C++中是一个整数，它用此时的时间和标准时间点相差的秒数（即日历时间）来表示。

通过时钟作为参考的划时代系统有所不同，但它是关系到执行程序（通常是它的启动）。要计算一个程序的实际处理时间，由时钟返回的值应比由曾经调用同一个函数返回的一个值。

clock tick：时钟计时单元，一个时钟计时单元的时间长短是由CPU控制的。一个clock tick不是CPU的一个时钟周期，而是C/C++的一个基本计时单位。

5. clock函数

The value returned is expressed in clock ticks, which are units of time of a constant but system-specific length (with a relation of CLOCKS_PER_SEC clock ticks per second). 返回的值是以时钟计时单元为单位表示，这是一个恒定的但系统特定长度的时间单位（CLOCKS_PER_SEC表示每秒多少时钟计时单元）。

The epoch used as reference by clock varies between systems, but it is related to the program execution (generally its launch). To calculate the actual processing time of a program, the value returned by clock shall be compared to a value returned by a previous call to the same function.

时间点所参考的时钟在不同系统间有所不同，它是关系到程序执行（通常是它的启动）。要计算一个程序的实际处理器占用时间，由时钟返回的值应与曾经调用同一个函数返回的一个值相比。

参数：none 没有

返回值：The number of clock ticks elapsed since an epoch related to the particular program execution. On failure, the function returns a value of -1. 假设失败，函数返回值是-1。

一句话，这个函数的作用就是：启动这个程序到程序中调用clock()函数时之间的CPU时钟计时单元（clock tick）的计数。

举一个样例。调用clock的地方就像是我们在体育赛场上掐秒表的动作。

100m开跑计时员开始计时，第一个到达终点掐一下显示的时间是9.502s，第二个是9.559s。

9.502s和9.559s都是从开始赛跑到终点的计时。这就好比我们的程序开始启动了，我们在一些可能造成性能瓶颈的地方前掐秒表——调用clock()函数一下，完了再掐一下秒表，通过计算两次掐表的间隔来评估瓶颈的严重程度。

6. 讲讲clock_t

clock_t是一个定义在ctime头文件里的类型，作为一个基本数据类型的别名。

在C语言中，clock_t定义的头文件就是time.h。

我们打开自己所在开发环境中的time.h，搜索一下clock_t便能够找到。

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例如以下显示：

从上如我们能够知道所谓的clock_t事实上就是一个long型。

7. 讲讲CLOCKS_PER_SEC

前面我知道CLOCKS_PER_SEC是某一个特定的值。

进入time.h和查看clock_t的方法一样找到CLOCKS_PER_SEC。

显示样例如下：

能够看见CLOCKS_PER_SEC是一个宏，意味着在全部出现CLOCKS_PER_SEC的地方在编译的时候就会被替换成1000这个数值。

8. 小试牛刀

现在我们就试验一下，我通过编写3个函数testinit()、testwork()、testend()来模拟程序执行的一些模块的执行时间。

代码语言：javascript 代码运行次数：0

#include       /* printf */
#include        /* clock_t, clock, CLOCKS_PER_SEC */
#include        /* sqrt */
int testinit (int n)
{
int num = n * n;
while(num)
{
--num;
}
return 0;
}
int testwork (int n)
{
printf ("Begin Calculating...\n");
int i,j;
int freq=n-1;
for (i=2; i<=n; ++i)
{
for (j=sqrt(i); j>1;--j)
if (i%j==0)
{
--freq;
break;
}
}
return freq;
}
int testend (int n)
{
int num = n * n;
while(num)
{
--num;
}
return 0;
}
int main ()
{
clock_t t;
int f;
//测试第一阶段 初始化
printf ("Begin clock...\n");
t = clock(); //第一个clock() t表示从程序启动到现在这个时刻的时间
testinit(1500);
t = clock() - t; //第二次调用clock()减去第一次获得的t的差值为两次掐表的间隔
printf ("It took %d clicks (%f seconds) to call testinit().\n",t,((float)t)/CLOCKS_PER_SEC);
//测试第二阶段 工作
t = clock(); //第一个clock() t表示从程序启动到现在这个时刻的时间
f = testwork(99999);
t = clock() - t; //第二次调用clock()减去第一次获得的t的差值为两次掐表的间隔
printf ("It took %d clicks (%f seconds)to call testwork().\n",t,((float)t)/CLOCKS_PER_SEC);
printf ("The number of primes lower than 100,000 is: %d\n",f);
//测试第三阶段
t = clock(); //第一个clock() t表示从程序启动到现在这个时刻的时间
testend(1255);
t = clock() - t; //第二次调用clock()减去第一次获得的t的差值为两次掐表的间隔
printf ("It took %d clicks (%f seconds)to call testend().\n",t,((float)t)/CLOCKS_PER_SEC);
return 0;
}

通过比对数据我们分析出testwork()函数耗时较大，很可能就是项目中的瓶颈。

9. 以下我们看看这个程序在各个平台的Unix/Linux执行情况如何呢？

在RHEL7上：

在RHEL6上：

在Solaris上：

在MAC上：

发布者：全栈程序员栈长，转载请注明出处：https://www.php.cn/link/de9cf7fc237bf2217c1c576e4f026fee

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