c++ - 如何测试两种算法并确定哪种算法更快？

Question

每当处理一个特定问题时，我可能会遇到不同的解决方案。我不确定如何选择两个选项中更好的一个。第一个想法是计算两个解决方案的复杂性，但有时它们可​​能具有相同的复杂性，或者它们可能不同但输入的范围很小，因此常数因子很重要。

第二个想法是对这两种解决方案进行基准测试。但是，我不确定如何使用 C++ 为它们计时。我发现了这个问题: How to Calculate Execution Time of a Code Snippet in C++ ，但我不知道如何正确处理编译器优化或处理器不一致问题。

简而言之:上面问题中提供的代码是否足以满足日常测试？在运行测试之前，我应该在编译器中启用一些选项吗？ (我使用的是 Visual C++)我应该做多少测试，两个基准测试之间的时间差有多大？

这是我要测试的代码示例。这些哪个更快？我该如何自己计算？

unsigned long long fiborecursion(int rank){
    if (rank == 0) return 1;
    else if (rank < 0) return 0;
    return fiborecursion(rank-1) + fiborecursion(rank-2);
}

double sq5 = sqrt(5);
unsigned long long fiboconstant(int rank){
    return pow((1 + sq5) / 2, rank + 1) / sq5 + 0.5;
}

Answer 1

使用来自 this answer 的时钟

#include <iostream>
#include <chrono>

class Timer
{
public:
    Timer() : beg_(clock_::now()) {}
    void reset() { beg_ = clock_::now(); }
    double elapsed() const { 
        return std::chrono::duration_cast<second_>
            (clock_::now() - beg_).count(); }

private:
    typedef std::chrono::high_resolution_clock clock_;
    typedef std::chrono::duration<double, std::ratio<1> > second_;
    std::chrono::time_point<clock_> beg_;
};

您可以编写一个程序来为您的两个函数计时。

int main() {
    const int N = 10000;
    Timer tmr;

    tmr.reset();
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        auto value = fiborecursion(i%50);
    }
    double time1 = tmr.elapsed();

    tmr.reset();
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        auto value = fiboconstant(i%50);
    }
    double time2 = tmr.elapsed();

    std::cout << "Recursion"
            << "\n\tTotal: " << time1
            << "\n\tAvg: " << time1 / N
            << "\n"
            << "\nConstant"
            << "\n\tTotal: " << time2
            << "\n\tAvg: " << time2 / N
            << "\n";
}

我会尝试在没有编译器优化 (-O0) 和最大编译器优化 (-O3) 的情况下进行编译，只是为了看看有什么区别。在最大优化下，编译器可能会完全消除循环。