c++ - C++ 计时的逻辑错误(使用 std::chrono)

Question

我编写了一个 C++ 程序来对各种排序算法进行基准测试，以找出最快的排序算法。但是，我在执行代码时遇到了一些问题。

我首先创建了一个类来使用构造函数和析构函数为算法计时。然后，我使用 std::chrono::time_point_cast 将时间显式转换为毫秒。但是，每次我运行我的程序时，该程序最终都显示已过去零毫秒。

请注意，我已经包含了 chrono 头文件。

这里是涉及到的部分程序源码。

类定义

int Array[20], size = 20;

class BenchmarkTimer
{
public:
    std::chrono::time_point<std::chrono::high_resolution_clock> startpt;
    float ms;
    long long duration;
    BenchmarkTimer() : ms(0), duration(0)
    {
        startpt = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    }
    ~BenchmarkTimer()
    {
        auto endpt = std::chrono::high_resolution_clock::now();
        auto init = std::chrono::time_point_cast<std::chrono::milliseconds>(startpt).time_since_epoch().count();
        auto final = std::chrono::time_point_cast<std::chrono::milliseconds>(endpt).time_since_epoch().count();
        auto duration = final - init;
    }
};

选择排序功能(这只是众多排序算法中的一种)。

void SelectionSort(int Array[])
{
    BenchmarkTimer timer;
    int temp, smallest, position, j;
    for (int i = 0; i < size - 1; i++)
    {
        smallest = Array[i];
        position = i;
        for (j = i + 1; j < size; j++)
            if (Array[j] < smallest)
            {
                smallest = Array[j];
                position = j;
            }
        temp = Array[i];
        Array[i] = Array[position];
        Array[position] = temp;
    }
    DisplayArray(Array);
    std::cout << "\nTime taken to sort the array: " << timer.duration << " ms" << std::endl;
}

DisplayArray(Array) 函数调用只是将数组显示在屏幕上。

我希望程序显示经过的毫秒数。

现在，实际输出是:

Time taken to sort the array: 0 ms

但我希望输出为:

Time taken to sort the array: 13 ms

(13 毫秒只是一个例子。)

我建议您提出更简单的解决方案，因为我处于 C++ 编程的中级水平。

提前致谢!

Answer 1

这里的问题是您只在 BenchmarkTimer 的析构函数中进行时间计算。这意味着 duration 将始终为 0，因为它仅在析构函数中发生变化，并且在对象被析构后您将无法访问该对象。

有几种方法可以解决这个问题。第一种是将计时代码移动到函数中。其次，您可以修改 BenchmarkTimer 以在构造函数中获取一个函数对象，该函数对象将成为要运行的代码，然后在构造函数中进行计算。看起来像

class BenchmarkTimer
{
public:
    std::chrono::time_point<std::chrono::high_resolution_clock> startpt;
    float ms;
    long long duration;
    template<typename Func>
    BenchmarkTimer(Func func) : ms(0), duration(0)
    {
        startpt = std::chrono::high_resolution_clock::now();
        func();
        auto endpt = std::chrono::high_resolution_clock::now();
        auto diff = end-start;
        duration = diff.count();
    }
};

void SelectionSort(int Array[])
{
    BenchmarkTimer timer([&]()
    {
        int temp, smallest, position, j;
        for (int i = 0; i < size - 1; i++)
        {
            smallest = Array[i];
            position = i;
            for (j = i + 1; j < size; j++)
                if (Array[j] < smallest)
                {
                    smallest = Array[j];
                    position = j;
                }
            temp = Array[i];
            Array[i] = Array[position];
            Array[position] = temp;
        }
    });
    DisplayArray(Array);
    std::cout << "\nTime taken to sort the array: " << timer.duration << " ms" << std::endl;
}

另一种选择是向 BenchmarkTimer 添加另一个函数，一旦您希望它进行计算，您就会调用该函数，并将析构函数代码移到那里。请注意这一点，因为在您的析构函数中，您声明了一个隐藏类的 duration 的 duration 变量。代码应该是这样的

auto endpt = std::chrono::high_resolution_clock::now();
auto init = std::chrono::time_point_cast<std::chrono::milliseconds>(startpt).time_since_epoch().count();
auto final = std::chrono::time_point_cast<std::chrono::milliseconds>(endpt).time_since_epoch().count();
duration = final - init;
// ^ no auto here