为什么 gettimeofday() 间隔偶尔为负数？答案

【问题标题】：Why are gettimeofday() intervals occasionally negative?为什么 gettimeofday() 间隔偶尔为负数？
【发布时间】：2011-02-16 08:13:29
【问题描述】：

我有一个实验库，我正在尝试衡量其性能。为此，我编写了以下内容：

struct timeval begin;
gettimeofday(&begin, NULL);
{
    // Experiment!
}
struct timeval end;
gettimeofday(&end, NULL);

// Print the time it took!
std::cout << "Time: " << 100000 * (end.tv_sec - begin.tv_sec) + (end.tv_usec - begin.tv_usec) << std::endl;

有时，我的结果会包含负时间，其中一些是荒谬的。例如：

Time: 226762
Time: 220222
Time: 210883
Time: -688976

发生了什么事？

【问题讨论】：

你会得到否定，因为 timeval 是一个多组件结构。简而言之，由秒和微秒组成。如果您天真地将第二台电视中的常见组件与第一台电视进行区分，您将得到否定。例如，将 tv1 视为距纪元 1 秒 3 微秒，而 tv2 距纪元 4 秒和 1 微秒。如您所见，您现在在 usec 组件之间的差异中得到一个负值。
这个问题你有 4 个答案，其中没有一个接近于提供正确答案，但你仍然选择了最不相关的一个作为最终答案。
有趣的补充，但仅在使用其中一个组件时才相关，就像我正在做的那样（仅使用 tv_usec 组件，而不是 tv_sec 组件）。

标签： c++ c linux timing gettimeofday

【解决方案1】：

你有一个错字。更正了最后一行（注意0的数量）：

std::cout << "Time: " << 1000000 * (end.tv_sec - begin.tv_sec) + (end.tv_usec - begin.tv_usec) << std::endl;

顺便说一句，timersub 是一种用于获取两个时间间隔之间差异的内置方法。

【讨论】：

妈的，太丢人了。 :)
为什么这被认为是答案？它不正确，它只是修复了时间表示中的一个小错误。它没有解决为什么会出现负面时期的核心问题。读者注意——这不是一个有效的答案！
@Zenikoder 是的。通常，被减数的绝对值（秒 * 1000000）会大于被减数，所以即使你转了一秒也不会得到负数。在这种情况下，被减数总是太小（缺少零，因数 10），所以第二个环绕在减数中产生了相对较大的负数。
所以基本上，你需要对错误动脑筋才能深入理解它，但几乎……它仍然回答了这个问题。 :)

【解决方案2】：

posix 实时库更适合测量高精度间隔。你真的不想知道当前时间。您只想知道两点之间的时间。这就是单调时钟的用途。

struct timespec begin;
clock_gettime( CLOCK_MONOTONIC, &begin );
{
    // Experiment!
}
struct timespec end;
clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &end );

// Print the time it took!
std::cout << "Time: " << double(end.tv_sec - begin.tv_sec) + (end.tv_nsec - begin.tv_nsec)/1000000000.0 << std::endl;

链接时需要添加-lrt。

使用单调时钟有几个优点。它经常使用硬件定时器（Hz 晶振或其他），因此它通常比gettimeofday() 调用更快。即使 ntpd 或用户在使用系统时间，单调计时器也可以保证永远不会倒退。

【讨论】：

我忘记了那些东西！ Mac OS 没有实现 POSIX 实时库。不过，你是完全正确的。

【解决方案3】：

std::cout

如前所述，每秒有 1000000 usec，而不是 100000。

更一般地说，您可能需要注意计算机上计时的不稳定性。 ntpd 等进程可能会更改时钟时间，从而导致不正确的增量时间。您可能对 POSIX 工具感兴趣，例如 timer_create。

【讨论】：

ntpd 的阴险之处在于，它会随着时间的推移分小步进行，因此更难被注意到。

【解决方案4】：

您处理了负值，但它仍然不正确。毫秒变量之间的差异是错误的，例如我们将开始时间和结束时间分别设置为 1.100 秒和 2.051 秒。根据接受的答案，这将是 1.049 秒的经过时间，这是不正确的。

下面的代码处理了只有毫秒而不是秒的差异以及毫秒值溢出的情况。

if(end.tv_sec==begin.tv_sec)
printf("Total Time =%ldus\n",(end.tv_usec-begin.tv_usec));
else
printf("Total Time =%ldus\n",(end.tv_sec-begin.tv_sec-1)*1000000+(1000000-begin.tv_usec)+end.tv_usec);

【讨论】：

【解决方案5】：

做

$ time ./proxy-application

下次

【讨论】：

这让我无法为实验本身计时。所有的：内存分配器初始化、静态对象构造和程序的加载都包括在内。此外，这只是以秒为单位。