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本文将介绍在 C 语言中使用 gettimeofday 函数计算代码块中经过的时间的几种方法。

在 C 语言中使用 gettimeofday 函数计算代码块中的经过时间

gettimeofday 函数是一个符合 POSIX 标准的函数，它可以检索当前时间，精度达到微秒。该函数需要两个参数，一个是 struct timeval 类型，另一个是 struct timezone 类型。虽然，timezone 结构已经贬值，应该传递 NULL 值来代替它。另一方面，timeval 结构包含两个成员，tv_sec 和 tv_usec，表示自纪元以来经过的秒数和微秒数。下面的示例代码演示了我们如何测量单个函数的执行时间-loopFunc。

一般情况下，我们需要在任何应该测量的代码块周围加上两次 gettimeofday 的调用，一次在代码块之前，另一次在代码块之后。一旦第二次调用 gettimeofday 成功返回，我们就可以使用自定义的函数-time_diff 来计算时间差。它从两个 timeval 结构中取值，并将其差值转换为秒。

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <time.h>

#define NUM 1000000
#define NUM2 10000000

float time_diff(struct timeval *start, struct timeval *end)
{
    return (end->tv_sec - start->tv_sec) + 1e-6*(end->tv_usec - start->tv_usec);
}

void loopFunc(size_t num)
{
    int tmp = 0;
    for (int i = 0; i < num; ++i) {
        tmp += 1;
    }
}

int main() {
    struct timeval start;
    struct timeval end;

    gettimeofday(&start, NULL);
    loopFunc(NUM);
    gettimeofday(&end, NULL);

    printf("loopFunc(%d)  time spent: %0.8f sec\n",
           NUM, time_diff(&start, &end));


    gettimeofday(&start, NULL);
    loopFunc(NUM2);
    gettimeofday(&end, NULL);

    printf("loopFunc(%d) time spent: %0.8f sec\n",
           NUM2, time_diff(&start, &end));

    exit(EXIT_SUCCESS);
}

输出：

loopFunc(1000000)  time spent: 0.00221000 sec
loopFunc(10000000) time spent: 0.02184500 sec

使用 clock_gettime 函数来计算 C 语言代码块中的经过时间

另外，由于 gettimeofday 已经被标记为过时了很长一段时间，建议使用 clock_gettime 函数来代替。后一个函数可以从不同的时钟中检索时序数据，第一个参数是指定的。常见的时钟类型是全系统的时钟，测量的是所谓的挂钟时间，它由 CLOCK_REALTIME 宏来标识。时钟值存储在 timespec 结构中，它由两个成员组成，分别代表从 Epoch 传递的秒数和纳秒数。需要注意的是，调用者事先声明了 timespec 对象，它的地址被传递给 clock_gettime 函数。

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <time.h>

#define NUM 1000000
#define NUM2 10000000

float time_diff2(struct timespec *start, struct timespec *end){
    return (end->tv_sec - start->tv_sec) + 1e-9*(end->tv_nsec - start->tv_nsec);
}

void loopFunc(size_t num)
{
    int tmp = 0;
    for (int i = 0; i < num; ++i) {
        tmp += 1;
    }
}

int main() {
    struct timespec start2;
    struct timespec end2;

    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &start2);
    loopFunc(NUM);
    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &end2);

    printf("loopFunc(%d)  time spent: %0.8f sec\n",
           NUM, time_diff2(&start2, &end2));


    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &start2);
    loopFunc(NUM2);
    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &end2);

    printf("loopFunc(%d) time spent: %0.8f sec\n",
           NUM2, time_diff2(&start2, &end2));

    exit(EXIT_SUCCESS);
}

输出：

loopFunc(1000000)  time spent: 0.00221000 sec
loopFunc(10000000) time spent: 0.02184500 sec