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C++如何计算代码块执行时间 _ high_resolution_clock用法【实战】

风杰酱_1106

风杰酱_1106

发布时间:2026-04-11 20:57:42

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来源于php中文网

原创

推荐用std::chrono::steady_clock测单次执行耗时,因其语义明确、单调不回拨;high_resolution_clock虽精度高但标准不保证单调,实际常与steady_clock同实现。

c++如何计算代码块执行时间 _ high_resolution_clock用法【实战】

用 std::chrono::high_resolution_clock 测单次执行耗时

直接拿 std::chrono::high_resolution_clock 的 now() 打点,差值转成纳秒或毫秒最常用。注意它返回的是 time_point,不能直接减,得用 duration_cast 转换:

#include <chrono>
#include <iostream>
<p>auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
// 你的代码块
for (int i = 0; i < 1000000; ++i) { /<em> ... </em>/ }
auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();</p><p>auto ns = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(end - start).count();
std::cout << "耗时: " << ns << " ns\n";
  • 别用 clock() 或 std::clock():它是 CPU 时间,多线程下不准,且分辨率低
  • high_resolution_clock 在多数平台(Linux/macOS/MSVC)底层映射到 CLOCK_MONOTONIC 或 QueryPerformanceCounter,稳定不回拨
  • 如果只关心毫秒级,用 std::chrono::milliseconds 而非 nanoseconds,避免整数溢出(尤其长时间运行)

为什么测出来的时间每次都不一样?

单次测量受系统调度、缓存预热、TLB 命中、CPU 频率动态调整等干扰极大,high_resolution_clock::now() 本身开销虽小(通常几十纳秒),但不足以抵消这些噪声。

  • 必须重复多次取最小值、中位数或平均值——推荐至少 100 次,剔除首尾 10% 异常值
  • 每次测量前加 _mm_pause()(x86)或 std::this_thread::yield() 可减少线程抢占干扰(非必需,但实测有效)
  • 关闭 CPU Turbo Boost 和电源管理(如 Linux 的 cpupower frequency-set -g performance)能显著降低方差

steady_clock 和 high_resolution_clock 到底该选哪个?

在几乎所有现代标准库实现中,std::chrono::high_resolution_clock 是 steady_clock 的别名或子集(GCC/Clang/MSVC 均如此),二者都满足单调、不可逆、适合计时的要求。

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下载
  • 优先写 steady_clock:语义更明确,表示“你只关心流逝时间,不关心墙上时间”
  • 写 high_resolution_clock 也没错,但别误以为它“精度更高”——实际精度取决于硬件和 OS,C++ 标准只要求它“尽可能高”,没定义下限
  • 绝对不要用 system_clock 测执行时间:它可能因 NTP 同步跳变,导致 end - start 出负数

跨平台编译时发现 high_resolution_clock 不可用?

不是真的不可用,而是某些旧版本 MinGW(如 GCC 4.9)把 high_resolution_clock 实现为空类型,调用 now() 会链接失败。

立即学习“C++免费学习笔记(深入)”;

  • 检查编译器版本:g++ --version,GCC 5.1+ 已修复
  • 临时降级方案:改用 steady_clock,它在所有 C++11 兼容实现中都保证可用
  • 若必须用 high_resolution_clock 且无法升级工具链,可加编译期检测:
#if defined(__GNUC__) && __GNUC__ < 5
    using timer_clock = std::chrono::steady_clock;
#else
    using timer_clock = std::chrono::high_resolution_clock;
#endif

真正难处理的其实是 Windows 上的 QueryPerformanceCounter 频率漂移问题——不过那是标准库实现该操心的事,用户只需确保用的是主流发行版 STL。

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