Linux下的函数执行时间的统计方法

  如何测试某个函数的执行时间是做实验时经常用到的功能，在此比较Linux下的测试函数，主要是其精确度。我们采用统一的测试标准程序（standard.c）： 

#include <stdio.h>

#define MAX 1000   

int do_work()

{      

    int counter = 0;   

    int i, j;               

    for(i = 0; i < MAX; i++)                           

        for(j = 0; j < MAX; j++)                                           

            counter++;             

    return counter;

}

int main()

{

    printf("counter = %d/n", do_work());

}

通过命令gcc -o standard standard.c生成测试程序。

Linux下的方法：

（1）    使用命令time：

[[email protected] xgf]# time ./standard

counter = 1000000

real    0m0.006s

user    0m0.000s

sys     0m0.000s

time命令对秒（s）级别的很精确，而对毫秒级的误差比价大。我们可以通过sleep/usleep函数来进行测试。sleep(0.1)或者usleep(100)都是表示休眠100ms，而测试结果都是：

real    0m0.002s

user    0m0.000s

sys     0m0.000s

（2）    通过difftime函数：

double difftime(time_t time1, time_t time0);计算time1和time0之间的秒数。测试程序如下：

#include <stdio.h>

#include <time.h>

#define MAX 1000

int do_work()

{

    int counter = 0;   

    int i, j;                   

    for(i = 0; i < MAX; i++)

        for(j = 0; j < MAX; j++)

            counter++;

    return counter;

}

int main()

{

    time_t start, end;

    int val;

    start = time(NULL);

    do_work();

    end = time(NULL);

    printf("val = %f/n", difftime(end, start));

    return 0;

}

测试结果如下：

val = 0.000000

real    0m0.006s

user    0m0.000s

sys     0m0.000s

我们发现，difftime的精确度还没有time命令高。

（3）    通过gettimeofday函数：

int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz); 其中timeval结构定义如下：

struct timeval

{

             time_t      tv_sec;    

             suseconds_t tv_usec;   

};

获取当前时刻，可以精确到微妙级别。

#include <stdio.h>

#include <sys/time.h>

#define MAX 1000   

int do_work()

{

    int counter = 0;   

    int i, j;          

    for(i = 0; i < MAX; i++)

        for(j = 0; j < MAX; j++)

            counter++;

    return counter;

}

int main()

{

    struct timeval start, end;

    int interval;

    gettimeofday(&start, NULL);

    do_work();

    gettimeofday(&end, NULL);

    interval = 1000000*(end.tv_sec - start.tv_sec) + (end.tv_usec - start.tv_usec);

    printf("interval = %f/n", interval/1000.0);

}

输出结果如下：

interval = 3.527000

real    0m0.006s

user    0m0.000s

sys     0m0.000s

也就是3.527ms。

（4）    利用rdtsc汇编指令，这是硬件计数器提供的功能，可以精确到1/f（f为处理器频率）。

#include <stdio.h>

#include <time.h>

#define MAX 1000

#define FREQUENCE 1595984000.00

int do_work()

{

    int counter = 0;   

    int i, j;          

    for(i = 0; i < MAX; i++)

        for(j = 0; j < MAX; j++)

            counter++;

    return counter;

}

int main()

{

    unsigned int start_high, start_low;

    unsigned int end_high, end_low;

    long long interval, start, end;

    asm("rdtsc /n/t");

    asm("movl %%eax, %0/n/t":"=g"(start_low));

    asm("movl %%edx, %0/n/t":"=g"(start_high));

    printf("start_high:/t%08X start_low:/t%08X/n", start_high, start_low);

    start = start_high;

    start = (start << 32) | start_low;

    do_work();

    asm("rdtsc /n/t");

    asm("movl %%eax, %0/n/t":"=g"(end_low));

    asm("movl %%edx, %0/n/t":"=g"(end_high));

    printf("end_high:/t%08X end_low:/t%08X/n", end_high, end_low);

    end = end_high;

    end = (end << 32) | end_low;

    interval = end - start;

    printf("lost time is:/t%llX %f/n", interval, (interval * 1000)/FREQUENCE);

    return 0;

}

输出结果如下：

start_high:     00013272 start_low:     A1081568

end_high:       00013272 end_low:       A1600586

lost time is:   57F01E 3.611002

real    0m0.006s

user    0m0.000s

sys     0m0.000s

    综上所述，time命令和difftime函数基本都是秒级别的，根本达不到毫秒级别的计数。而gettimeofday和rdtsc是很精确的方式，建议如果大家以后需要毫秒级别的计数采用gettimeofday或者rdtsc。