Linux使用gettimeofday函数测量程序执行时间

"本文主要介绍如何在Linux环境下利用gettimeofday函数来测量程序段的执行时间。gettimeofday函数是Linux系统提供的一种获取当前时间的API，适用于精确度要求较高的时间测量。文章通过一个简单的示例代码解释了如何使用TIC和TOC宏来方便地计算程序运行的时间，并给出了具体的操作步骤和执行结果。" 在Linux操作系统中，当需要对程序的运行时间进行精确测量时，通常会用到`gettimeofday`函数。这个函数定义在`sys/time.h`头文件中，用于获取当前的时间值，包括秒和微秒两部分。`gettimeofday`函数接受两个参数，一个是`struct timeval`类型的指针，用来存储获取到的时间值；另一个是`struct timezone`类型的指针，但在多数情况下，我们传入`NULL`，因为现代的Linux系统通常不使用这个参数。 `struct timeval`结构体包含两个字段： - `tv_sec`: 表示秒，是一个`time_t`类型的数据。 - `tv_usec`: 表示微秒，是一个`long`类型的数据。 在MATLAB中，我们可以使用`tic`和`toc`函数来测量程序段的运行时间，而在C++中，我们可以模仿这个概念，定义两个宏`TIC`和`TOC`来实现类似的功能。`TIC`宏用来记录程序开始的时间，`TOC`宏则用来记录程序结束的时间，并计算两者之间的时间差。 下面是一个使用`gettimeofday`和`TIC/TOC`宏的示例代码： ```cpp #include <sys/time.h> #include <unistd.h> #include <iostream> #define TIC \ struct timeval time1, time2; \ gettimeofday(&time1, nullptr); #define TOC \ gettimeofday(&time2, nullptr); \ double elapsed_time = (time2.tv_sec - time1.tv_sec) * 1000. + \ (time2.tv_usec - time1.tv_usec) / 1000.; \ fprintf(stdout, "Elapsed time: %lf(ms)\n", elapsed_time); int main() { unsigned int tm{10}; TIC for (int i = 0; i < 1000; ++i) { usleep(tm); } TOC return 0; } ``` 这段代码首先定义了`TIC`和`TOC`宏，然后在`main`函数中，`TIC`用于记录程序开始时间，接着执行一段循环，模拟程序运行，最后`TOC`用于记录程序结束时间并计算运行时间。`usleep`函数在这里用来让进程暂停一段时间，以便观察时间测量的效果。 执行该程序后，会显示程序段的运行时间，以毫秒为单位。这个例子中，程序会执行1000次`usleep(tm)`，每次`usleep`的时间由变量`tm`控制，这有助于展示`gettimeofday`函数在测量短时间间隔上的精度。 总结来说，`gettimeofday`函数是Linux系统中一个强大的工具，能够提供高精度的时间测量，这对于性能分析和调试至关重要。结合`TIC`和`TOC`宏，开发者可以轻松地在C++程序中实现类似MATLAB的计时功能，从而更好地理解和优化程序性能。