c++ - 测量计算时间

Question

如何正确衡量计算时间？

变体 1:

std::chrono::time_point<std::chrono::system_clock> start, end;  
    float elapsed = 0; 
    int N = 100;

    for(int i=0; i<N; ++i)
    {
        start = std::chrono::system_clock::now();
        func();//target function
        end = std::chrono::system_clock::now();
        elapsed += std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(end-start).count();
    }

变体 2:

start = std::chrono::system_clock::now();
for(int i=0; i<N; ++i)
    func();
end = std::chrono::system_clock::now();
elapsed = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(end-start).count();

这些变体显示出截然不同的结果:我尝试用 std::function 替换虚函数:

struct Base
{
    virtual void f() = 0;
};

struct Der1 : public Base
{
    virtual void f() override 
    {
        int i=0; 
        for(int j=0; j<100; ++j)
            i += 2*j; 
    }
};

struct Der2 : public Base
{
    virtual void f() override 
    {
        int i=0; 
        for(int j=0; j<100; ++j)
            i += 3*j; 
    }
};

struct Base_
{
    Base_(std::function<void()> f_) : f(f_) {}
    std::function<void()> f;
};

struct Der1_ : public Base_
{
    Der1_() : Base_([]{
                       int i=0; 
                       for(int j=0; j<100; ++j)
                           i += 2*j;
                      }){}
};

struct Der2_ : public Base_
{
    Der2_() : Base_([]{
                       int i=0; 
                       for(int j=0; j<100; ++j)
                           i += 3*j;
                      }){}
};


void process1(std::vector<Base_*>& v)
{
    for(auto &elem : v)
        elem->f();
}

void process2(std::vector<Base*>& v)
{
    for(auto &elem : v)
        elem->f();
}

int main()
{

    std::vector<Base_*> vec1;
    vec1.push_back(new Der1_);
    vec1.push_back(new Der2_);
    vec1.push_back(new Der1_);
    vec1.push_back(new Der2_);

    std::vector<Base*> vec2;
    vec2.push_back(new Der1);
    vec2.push_back(new Der2);
    vec2.push_back(new Der1);
    vec2.push_back(new Der2);
    std::chrono::time_point<std::chrono::system_clock> start1, end1, start2, end2;   
    float elapsed1 = 0; 
    float elapsed2 = 0;

    int N = 6000;
    //Variant 2
    start1 = std::chrono::system_clock::now();
    for(int i=0; i<N; ++i)
        process1(vec1);
    end1 = std::chrono::system_clock::now();
    elapsed1 = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(end1-start1).count();

    start2 = std::chrono::system_clock::now();
    for(int i=0; i<N; ++i)
        process2(vec2);
    end2 = std::chrono::system_clock::now();
    elapsed2 = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(end2-start2).count();

    std::cout<<"virtual: "<<elapsed2<<"\npointer: "<<elapsed1;

    for(int i=0; i<vec1.size(); ++i)
        delete vec1[i];

    for(int i=0; i<vec2.size(); ++i)
        delete vec2[i];

    return 0;
}

并且我想了解替换 std::function 上的虚函数是否会提高性能。第二种变体表示 2.5-3 增益，而第一种方法显示性能下降。

Answer 1

造成时间差异的最可能原因是为 end 赋值所花费的时间，这会为您的计数器增加额外的时间。第二种方法以计算在循环中递增 i 所需的时间为代价避免了这种情况，这可能要少得多。