计算使用 sleep() 时的执行时间答案

【问题标题】：Calculate execution time when sleep() is used计算使用 sleep() 时的执行时间
【发布时间】：2014-05-04 20:57:18
【问题描述】：

我正在尝试从运行 Angstrom Linux 发行版的 Beagle Bone 中的 ADC 读取数据。我需要使用像sleep() 这样的延迟机制，只在特定时间读取样本，以帮助符合特定的采样率。我还需要计算执行时间。

这是一个示例 POC（概念证明），用于演示我面临的问题：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>


int main()
{
    clock_t begin, end;

    while(1)
    {
        begin = clock();
        sleep(1); // delay for 1 sec
        end = clock();
        printf("Execution time = %f\n",((float)(end-begin)/CLOCKS_PER_SEC));    
    }    
}

我总是得到0.000000的执行时间。

为什么我没有得到1.000000 秒的结果？我的猜测是调用sleep() 会抢占我的程序，但我不确定。

我还有什么其他选项可以计算包含延迟的执行时间？

【问题讨论】：

sleep() 不需要毫秒吗？
no sleep() 以秒为单位，usleep() 以微秒为单位
尝试 printf("执行时间 = %f\n",((float)end-(float)begin)/CLOCKS_PER_SEC));
@HubertSchölnast 应该没什么区别。

标签： c linux embedded

【解决方案1】：

Unix

Unix 的原始版本不支持亚秒级计时，只有最新版本的 C 标准支持亚秒级“实时”（又名'wall time' 或“经过时间”）。在某个时候，添加了ftime()，然后是gettimeofday()，然后是clock_gettime()，并且clock() 函数在C90 中被标准化。

C 标准和至少从第 7 版 UNIX™ 开始的 Unix，通过 time() 函数提供了单秒精度：
```
time_t now = time(0);

printf("%ld\n", (long)now);
```
第 7 版 UNIX™（或第 7 版 UNIX™）通过 ftime() 提供毫秒分辨率 — 它包含在 POSIX 中，直到 2004 版本（ftime()），但它不是 POSIX 2008 或稍后，尽管出于向后兼容性的原因，某些机器类型仍将支持它。
```
#include <sys/timeb.h>

struct timeb tb;
if (ftime(&tb) == 0)
    printf("%ld.%.3d\n", (long)tb.time, tb.millitm);
```
POSIX 还通过struct timeval 和gettimeofday() 提供（并且仍然提供）微秒分辨率计时。它在 POSIX 2008 中被标记为过时。它可能是最便携的计时器。
```
#include <sys/time.h>

struct timeval tv;
if (gettimeofday(&tv, NULL) == 0)
    printf("%ld.%.6d\n", (long)tv.tv_sec, tv.tv_usec);
```
请注意，使用gettimeofday() 时有一些注意事项——如果有人在连续调用之间调整系统，其结果可能会受到影响。类似的 cmets 适用于 clock_gettime() 和 CLOCK_REALTIME。
POSIX 正朝着使用纳秒级分辨率的方向发展，这是通过struct timespec 和clock_gettime() 提供的。使用clock_gettime()，您必须选择要测量的时钟。对于许多用途，CLOCK_REALTIME 是正确的选择（但对于某些用途，CLOCK_MONOTONIC 可能更好，如果可用的话）。
```
#include <time.h>

struct timespec ts;
if (clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts) == 0)
    printf("%ld.%.9d\n", (long)ts.tv_sec, ts.tv_nsec);
```
我不确定clock() 的确切来源。它不在第 7 版 Unix 中，但在 SVR4 中，CLOCKS_PER_SEC 为 100。 C 标准提供了clock() 函数（POSIX 规范（clock() 要求 CLOCKS_PER_SEC 为 1,000,000；C 没有）。请注意，这不测量经过的“墙上时间”；它测量 CPU 时间量的近似值进程已使用。

clock() 函数应返回实现对进程使用的处理器时间的最佳近似值，因为该实现定义的时代开始时仅与进程调用相关。

要确定以秒为单位的时间，clock() 返回的值应除以宏CLOCKS_PER_SEC 的值。 ^[XSI] ⌦ CLOCKS_PER_SEC 在<time.h> 中定义为一百万。 ⌫
```
clock_t clk = clock();

printf("%.6f\n", (double)clk / CLOCKS_PER_SEC);
```
由于clock() 函数测量的是使用的 CPU 时间，而不是经过的挂钟时间，因此在使用 sleep() 时测量经过的时间是完全不合适的，因为睡眠进程使用 no CPU 时间。
C11 标准提供了一些使用struct timespec 的线程相关函数，它被定义为匹配类型的POSIX 定义。它还提供了timespec_get()的功能：
7.27.2.5 timespec_get 函数
```
    #include <time.h>
    int timespec_get(struct timespec *ts, int base);
```
¶2 timespec_get 函数设置ts 指向的间隔，以根据指定的时基保存当前日历时间。

¶3 如果 base 为 TIME_UTC，则 tv_sec 成员设置为自实现定义的纪元以来的秒数，截断为整数，tv_nsec 成员设置为整数纳秒，四舍五入到系统时钟的分辨率。³²¹⁾

¶4 如果timespec_get 函数成功，则返回非零值base；否则返回零。

³²¹⁾ 尽管struct timespec 对象以纳秒分辨率描述时间，但可用分辨率取决于系统，甚至可能大于 1 秒。
此功能可能尚未广泛使用。例如，它在 macOS 10.14.5 Mojave 上不可用，尽管它似乎在 OpenBSD 中可用。它可能在glibc（GNU C 库）中可用，但未在 Linux 手册页中列出（https://linux.die.net 的section 2 system calls 或section 3 functions 中，section 2 system calls 或section 3 functions 的@ 987654335@)。同样清楚的是，如果clock_gettime() 可用，实现一个体面的近似值是微不足道的：
```
#if !defined(HAVE_TIMESPEC_GET) && defined(HAVE_CLOCK_GETTIME)
enum { TIME_UTC = 1 };
static inline int timespec_get(struct timespec *ts, int base)
{
    assert(base != 0);
    if (clock_gettime(CLOCK_REALTIME, ts) != 0)
        return 0;
    return base;
}
#endif /* HAVE_TIMESPEC_GET */
```

窗口

Windows 提供了替代接口，包括GetTickCount() 和QueryPerformanceCounter()，它返回一个自参考时间以来的毫秒数（有效期最长为49 天）和QueryPerformanceCounter()。您还可以找到对RDTSC 的引用和使用——这是一条 Intel CPU 指令。

打印`time_t` 值

请注意，在整个代码中，我假设time_t 值可以通过将值转换为long 并使用%ld 格式来打印。这对于 64 位 Unix 系统是正确的。在 2038 年 1 月之前，它适用于 Windows 64 位以及 Unix 和 Windows 32 位系统，此时当前时间与“（Unix）纪元”（1970-01-01 00： 00:00 +00:00) 增长大于 2³² - 1 秒 — 32 位算术溢出。那么强制转换类型应该是long long（保证至少是64位类型），格式应该是%lld。唯一的问题（以及现在不这样做的原因）是 MS Visual Studio 支持的格式——据我了解，它对 64 位类型使用非标准名称和格式说明符。

计算经过时间涉及计算这些函数返回的两个值之间的差异。使用这些结构有点繁琐。减法时必须处理溢出或下溢。

【讨论】：

优秀的答案，正如预期的那样！

【解决方案2】：

我使用 MACRO 来打印经过时间。

#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <unistd.h>
#define ELPS_TIME(func_name) do { \
    struct timeval tval_before, tval_after, tval_result; \
    gettimeofday(&tval_before, NULL); \
    func_name; \
    gettimeofday(&tval_after, NULL); \
    timersub(&tval_after, &tval_before, &tval_result); \
    printf("Time elapsed: %ld.%06ld seconds\n", \
        (long int)tval_result.tv_sec, \
        (long int)tval_result.tv_usec); } while(0)

static void test_func1() {
    printf("%s:", __FUNCTION__);
    sleep(1);
}

static void test_func2() {
    printf("%s:", __FUNCTION__);
    sleep(2);
}

int main() {
    ELPS_TIME(test_func1()); //calling test_func1 
    ELPS_TIME(test_func2()); //calling test_func2
    return 0;
}

输出：

test_func1:Time elapsed: 1.000103 seconds                                                                             
test_func2:Time elapsed: 2.000974 seconds

【讨论】：

【解决方案3】：

clock_gettime 是用于此目的的函数。不要使用 gettimeofday() ...它已被弃用，并且在 Opengroup 和 Linux 手册页中有使用它的指导。

【讨论】：

【解决方案4】：

计算执行时间的解决方案是获取程序开始和结束时的时间戳。然后有所作为。

#include <stdio.h>
#include <time.h>

int main() {

    time_t begin;
    time(&begin);

  // Somethings

   time_t end;
   time(&end);

  printf("Execution time %f\n", difftime(end, begin));
  return (0);
}

编辑：

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <sys/time.h>

int main() {

  struct timeval  tv;
  gettimeofday(&tv, NULL);

double begin =
  (tv.tv_sec) * 1000 + (tv.tv_usec) / 1000 ;


 sleep(2);

 gettimeofday(&tv, NULL);

double end =
  (tv.tv_sec) * 1000 + (tv.tv_usec) / 1000 ;

  printf("Execution time %f\n", end - begin);
  return (0);
}

【讨论】：

不...编译得很好，但它与我发布的代码相同，当我将它与 sleep(1) 一起使用时，我得到 0.0 作为执行时间而不是 1s；
嗯...让我想想
不...将结果类型转换为 int 也没关系
我在我的计算机中创建了一个 file.c 并运行它。那个工作。您如何编译或使用它？（我在 ubuntu 13.10）
@RaNdoM_PoWneD 请参阅我链接的文档：“在 POSIX 系统上，time_t 以秒为单位，difftime 相当于算术减法，但 C 和 C++ 允许 time_t 使用小数单位。”所以它在许多情况下都可以工作，但在其他情况下却不行。

【解决方案5】：

确实：在sleep() 期间，程序根本没有运行。由于clock() 计算的是 CPU 时间而不是挂钟时间，因此“没有时间过去”。

请改用time()。

【讨论】：

Unix

窗口

打印time_t 值

打印`time_t` 值