这个新答案使用 C++11 的 <chrono> 工具。虽然还有其他答案显示了如何使用<chrono>，但没有一个答案显示如何将<chrono> 与此处其他几个答案中提到的RDTSC 设施一起使用。所以我想我会展示如何使用RDTSC 和<chrono>。此外，我将演示如何模板化时钟上的测试代码，以便您可以在 RDTSC 和系统的内置时钟设施（可能基于 clock()、clock_gettime() 和/或QueryPerformanceCounter.
请注意，RDTSC 指令是特定于 x86 的。 QueryPerformanceCounter 仅适用于 Windows。 clock_gettime() 仅是 POSIX。下面我介绍两个新时钟：std::chrono::high_resolution_clock 和 std::chrono::system_clock，如果你可以假设 C++11，它们现在是跨平台的。
首先，这是您如何从 Intel rdtsc 汇编指令中创建一个与 C++11 兼容的时钟。我就叫它x::clock：
#include <chrono>
namespace x
{
struct clock
{
typedef unsigned long long rep;
typedef std::ratio<1, 2'800'000'000> period; // My machine is 2.8 GHz
typedef std::chrono::duration<rep, period> duration;
typedef std::chrono::time_point<clock> time_point;
static const bool is_steady = true;
static time_point now() noexcept
{
unsigned lo, hi;
asm volatile("rdtsc" : "=a" (lo), "=d" (hi));
return time_point(duration(static_cast<rep>(hi) << 32 | lo));
}
};
} // x
这个时钟所做的只是计算 CPU 周期并将其存储在一个无符号的 64 位整数中。您可能需要调整编译器的汇编语言语法。或者你的编译器可能会提供一个你可以使用的内在函数（例如now() {return __rdtsc();}）。
要构建时钟，您必须为其提供表示形式（存储类型）。您还必须提供时钟周期，它必须是编译时间常数，即使您的机器可能会在不同的功耗模式下改变时钟速度。从这些基础上，您可以轻松定义时钟的“本机”持续时间和时间点。
如果您只想输出时钟滴答的数量，那么您为时钟周期提供的数字并不重要。仅当您要将时钟滴答数转换为某些实时单位（例如纳秒）时，此常数才会起作用。在这种情况下，您能够提供的时钟速度越准确，转换为纳秒（毫秒，等等）的精度就越高。
下面的示例代码展示了如何使用x::clock。实际上，我已经对时钟上的代码进行了模板化，因为我想展示如何以完全相同的语法使用许多不同的时钟。这个特定的测试显示了在循环下运行你想要计时的循环开销是多少：
#include <iostream>
template <class clock>
void
test_empty_loop()
{
// Define real time units
typedef std::chrono::duration<unsigned long long, std::pico> picoseconds;
// or:
// typedef std::chrono::nanoseconds nanoseconds;
// Define double-based unit of clock tick
typedef std::chrono::duration<double, typename clock::period> Cycle;
using std::chrono::duration_cast;
const int N = 100000000;
// Do it
auto t0 = clock::now();
for (int j = 0; j < N; ++j)
asm volatile("");
auto t1 = clock::now();
// Get the clock ticks per iteration
auto ticks_per_iter = Cycle(t1-t0)/N;
std::cout << ticks_per_iter.count() << " clock ticks per iteration\n";
// Convert to real time units
std::cout << duration_cast<picoseconds>(ticks_per_iter).count()
<< "ps per iteration\n";
}
此代码所做的第一件事是创建一个“实时”单位来显示结果。我选择了皮秒，但您可以选择任何您喜欢的单位，无论是基于整数还是基于浮点。例如，我可以使用一个预制的 std::chrono::nanoseconds 单元。
作为另一个示例，我想将每次迭代的平均时钟周期数打印为浮点数，因此我创建了另一个基于 double 的持续时间，其单位与时钟滴答的单位相同（称为Cycle in代码）。
循环的计时是在任一侧调用clock::now()。如果你想命名从这个函数返回的类型，它是：
typename clock::time_point t0 = clock::now();
（如x::clock 示例中清楚显示的那样，系统提供的时钟也是如此）。
要根据浮点时钟滴答获得持续时间，只需将两个时间点相减即可，要获得每次迭代值，请将该持续时间除以迭代次数。
您可以使用count() 成员函数获取任何持续时间的计数。这将返回内部表示。最后我使用std::chrono::duration_cast 将持续时间Cycle 转换为持续时间picoseconds 并打印出来。
使用此代码很简单：
int main()
{
std::cout << "\nUsing rdtsc:\n";
test_empty_loop<x::clock>();
std::cout << "\nUsing std::chrono::high_resolution_clock:\n";
test_empty_loop<std::chrono::high_resolution_clock>();
std::cout << "\nUsing std::chrono::system_clock:\n";
test_empty_loop<std::chrono::system_clock>();
}
上面我使用我们自制的x::clock 进行测试，并将这些结果与使用系统提供的两个时钟进行比较：std::chrono::high_resolution_clock 和std::chrono::system_clock。对我来说，这会打印出来：
Using rdtsc:
1.72632 clock ticks per iteration
616ps per iteration
Using std::chrono::high_resolution_clock:
0.620105 clock ticks per iteration
620ps per iteration
Using std::chrono::system_clock:
0.00062457 clock ticks per iteration
624ps per iteration
这表明这些时钟中的每一个都有不同的滴答周期，因为每个时钟每次迭代的滴答声都大不相同。但是，当转换为已知的时间单位（例如皮秒）时，每个时钟我得到的结果大致相同（您的里程可能会有所不同）。
请注意我的代码是如何完全没有“魔法转换常数”的。确实，整个例子中只有两个幻数：
- 我的机器的时钟速度为了定义
x::clock。
- 要测试的迭代次数。如果更改此数字会使您的结果差异很大，那么您可能应该增加迭代次数，或者在测试时清空计算机中的竞争进程。