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怎么计算函数的执行时间

这期内容当中小编将会给大家带来有关怎么计算函数的执行时间，文章内容丰富且以专业的角度为大家分析和叙述，阅读完这篇文章希望大家可以有所收获。

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一、问题分析

函数的执行时间的统计在嵌入式系统中会被频繁的用到，知识点很重要。本文从两个方面来讨论类似的问题：

  1. 鸿蒙官方战略合作共建——HarmonyOS技术社区

  2. 程序内计算一个函数的执行时间

  3. 计算一个程序的执行时间

二、程序内如何计算一个函数的执行时间?

1. 思路

我们在执行函数前后分别记录下时间戳，然后计算两个时间戳的差值即可。

我们需要借助函数clock_gettime来实现这个功能。看下该函数的定义：

#include   int clock_gettime(clockid_t clk_id, struct timespec* tp);  可以根据需要，获取不同要求的精确时间  参数： clk_id :   检索和设置的clk_id指定的时钟时间。  CLOCK_REALTIME:系统实时时间,随系统实时时间改变而改变,即从UTC1970-1-1 0:0:0开始计时,中间时刻如果系统时间被用户改成其他,则对应的时间相应改变   CLOCK_MONOTONIC:从系统启动这一刻起开始计时,不受系统时间被用户改变的影响   CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID:本进程到当前代码系统CPU花费的时间   CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID:本线程到当前代码系统CPU花费的时间 tp :   获取的时间戳会存放到该结构体变量中  struct timespec  {          time_t tv_sec; /* 秒*/          long tv_nsec; /* 纳秒*/  }; 返回值：  成功  0  失败 -1  ，同时errno会被赋值

因为我们希望计算执行某个函数的时间，所以我们第一个参数选择CLOCK_MONOTONIC。

2. 实例1

我们先来实现一个简单的程序：

 1 #include                                                                  2 #include   3 #include   4 #include   5 #include   6 #include   7 #include   8 #include   9 #include  10  11 int main() 12 { 13     int rc; 14     struct timespec ts_start, ts_end; 15      16     //start time before call function 17     rc = clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts_start); 18      19     printf("you can call your function here\n"); 20      21     //end time before call function  22     rc = clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts_end); 23      24     printf("CLOCK_MONOTONIC reports %ld.%09ld seconds\n", 25             ts_end.tv_sec - ts_start.tv_sec, ts_end.tv_nsec - ts_start.tv_nsec); 26 }

19行 我们可以将自己要执行的函数放置在此处。

编译

gcc runtime.c -lrt

注意需要增加动态链接库lrt，函数clock_gettime()定义于该库中。

执行结果如下：

root@ubuntu:/home/peng/zhh# ./a.out  you can call your function here CLOCK_MONOTONIC reports 0.000013689 seconds

3. 实例2-更完善的一个例子

第一个实例比较简单，实际在应用中，尤其是在网络通信中，经常需要计算收发数据包的总共时间，以网络的速率。现在我们增加功能如下：

  1. 鸿蒙官方战略合作共建——HarmonyOS技术社区

  2. 检查执行函数前后的时间戳合法性，因为有时候记录的时间会比较长，会有数据溢出等问题

  3. 循环累加总共执行时间，计算总共执行时间，然后根据执行次数计算平均执行时间

a) 检查时间合法性

timespec_check()

static int timespec_check(struct timespec *t) {  if((t->tv_nsec <0 ) || (t->tv_nsec >= 1000000000))   return -1;   return 0; } 功能：  该函数检查时间戳的成员tv_nsec，该值不能小于0，也不能大于1000000000 参数：  t 时间戳 返回值  成功返回 0  非法返回-1

timespec_sub()

static void timespec_sub(struct timespec *t1,  struct timespec *t2) {  if (timespec_check(t1) < 0) {   fprintf(stderr, "invalid time #1: %lld.%.9ld.\n",    (long long) t1->tv_sec,t1->tv_nsec);   return;  }  if (timespec_check(t2) < 0) {   fprintf(stderr, "invalid time #2: %lld.%.9ld.\n",    (long long) t2->tv_sec,t2->tv_nsec);   return;  }    t1->tv_sec -= t2->tv_sec;  t1->tv_nsec -= t2->tv_nsec;  if (t1->tv_nsec >= 1000000000)  {//tv_nsec 超过1000000000，秒需要加1   t1->tv_sec++;   t1->tv_nsec -= 1000000000;  }  else if (t1->tv_nsec < 0)  {//tv_nsec 小于0，秒需要减1   t1->tv_sec--;   t1->tv_nsec += 1000000000;  } } 功能：  该函数首先检查参数t1、t2合法性，然后用t1的时间减去t2的时间，并把结果存放到t1 参数：  t1:对应函数执行执行结束的时间  t2:对应函数执行之前的时间 返回值:  无

b) 实现

 1 #include    2 #include   3 #include   4 #include   5 #include   6 #include   7 #include   8 #include   9 #include  10  11  12 static int timespec_check(struct timespec *t) 13 { 14     if((t->tv_nsec <0 ) || (t->tv_nsec >= 1000000000)) 15         return -1; 16  17     return 0; 18 } 19  20 static void timespec_sub(struct timespec *t1,  struct timespec *t2) 21 { 22     if (timespec_check(t1) < 0) { 23         fprintf(stderr, "invalid time #1: %lld.%.9ld.\n", 24             (long long) t1->tv_sec,t1->tv_nsec); 25         return; 26     } 27     if (timespec_check(t2) < 0) { 28         fprintf(stderr, "invalid time #2: %lld.%.9ld.\n", 29             (long long) t2->tv_sec,t2->tv_nsec); 30         return; 31     } 32  33     t1->tv_sec -= t2->tv_sec; 34     t1->tv_nsec -= t2->tv_nsec; 35     if (t1->tv_nsec >= 1000000000) 36     { 37         t1->tv_sec++; 38         t1->tv_nsec -= 1000000000; 39     } 40     else if (t1->tv_nsec < 0) 41     { 42         t1->tv_sec--; 43         t1->tv_nsec += 1000000000; 44     } 45 } 46  47 int main() 48 { 49     int rc; 50     int count = 10; 51     long t_time_n = 0;  //nano secend 52     long t_time_s = 0;  //secnd 53     struct timespec ts_start, ts_end; 54  55  56     while (count--) { 57  58         rc = clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts_start); 59         usleep(200); 60  61         rc = clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts_end);                                                          62  63         timespec_sub(&ts_end, &ts_start); 64         t_time_n += ts_end.tv_nsec; 65         t_time_s += ts_end.tv_sec; 66  67         #if 0 68         printf("CLOCK_MONOTONIC reports %ld.%09ld seconds\n",  69                 ts_end.tv_sec, ts_end.tv_nsec);      70         #endif 71     } 72     printf("** Total time %lds + %ld nsec\n",t_time_s,t_time_n); 73 }

编译执行如下：

root@ubuntu:/home/peng/zhh# ./a.out  ** Total time 0s + 9636103 nsec

三、计算程序的执行时间

有时候我们还想知道执行某个程序需要多少时间，我们可以借助命令time。

1. 命令time

Linux time命令的用途，在于量测特定指令执行时所需消耗的时间及系统资源等信息。

CPU资源的统计包括实际使用时间(real time)、用户态使用时间(the process spent in user  mode)、内核态使用时间(the process spent in kernel mode)。

2. 语法

time [options] COMMAND [arguments]

3. 例1

1. root@ubuntu:/home/peng/zhh# time date   2. Tue Feb 23 03:44:27 PST 2021 3.  4. real    0m0.001s 5. user    0m0.000s 6. sys     0m0.000s

  • 在以上实例中，执行命令"time date"(见第1行)。

  • 系统先执行命令"date"，第2行为命令"date"的执行结果。

  • 第3-6行为执行命令"date"的时间统计结果，其中第4行"real"为实际时间，第5行"user"为用户CPU时间，第6行"sys"为系统CPU时间。以上三种时间的显示格式均为MMmNN[.FFF]s。

4. 例2

我们也可以测试上一章我们编写的程序：

root@ubuntu:/home/peng/zhh# time ./a.out  ** Total time 0s + 9649603 nsec, avg_time = -9649603.000000   real 0m0.010s user 0m0.000s sys     0m0.000s

下面我们将59行代码中的usleep(200)修改成sleep(1) 重新编译执行，10秒后会打印如下执行结果：

root@ubuntu:/home/peng/zhh# time ./a.out  ** Total time 10s + 8178015 nsec  real 0m10.009s user 0m0.000s sys  0m0.000s

上述就是小编为大家分享的怎么计算函数的执行时间了，如果刚好有类似的疑惑，不妨参照上述分析进行理解。如果想知道更多相关知识，欢迎关注创新互联行业资讯频道。


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