奇怪的时钟（）行为

Question

有人可以解释一下这个 clock() (time_h) 的行为吗：

clock_t start, stop;
long i;
double t = 0.;
for(i = 0; i < 10e7; i++){
    start = clock();
    //nothing
    stop = clock();
    t = t + (double)(stop - start) / CLOCKS_PER_SEC;
}
printf("t: %fs\n", t);

输出：

t: 12.883712s

我认为原因可能是由clock() 错误引起的小t 值的累积。有办法解决吗？

更新：只是为了解释“现实世界”的情况，因为有很多建议。 //nothing 是一段代码，其时间间隔非常小（可能是纳米级），而不是一个循环，其中很少有也很难测量。

Answer 1

您得到的答案是合理的，因为编译器无法优化 clock() 调用，而且我不认为对 clock() 的调用特别便宜。

但是您的测量在数值上不准确 - 我认为您的方法低估了总数。试试

clock_t start, stop;
clock_t total = 0;
for (long/*don't overflow a 16 bit int*/ i = 0; i < 10e7; i++){
    start = clock();
    stop = clock();
    total += stop - start
}
double t = 1.0 * total / CLOCKS_PER_SEC;
printf("t: %fs\n", t);

相反。即在最后进行除法。

在某种意义上，您可以校准使用

start = clock();
/*ToDo - the real code*/
stop = clock();
control = clock();
/*Time is (stop - start) - (control - stop)*/

Answer 2

您无法使用 clock() 测量非常短的时间跨度（或者就此而言，使用任何其他方法，除非您使用实时操作系统并非常小心）。

将很多小的测量值加起来并不是一个好主意，因为粒度问题可能会累积。测量大循环并除以迭代次数要好得多：

clock_t start, stop;
long i, num_iter = 1e8;
start = clock();
for(i = 0; i < num_iter; i++){
    //whatever
}
stop = clock();
t = (double)(stop - start) / num_iter / CLOCKS_PER_SEC;
printf("t: %fs\n", t);

如果你觉得//whatever的时间太短，就增加迭代次数吧！

但是如果循环代码有两个部分：一个是准备数据，另一个是你想要测量的真实代码呢？ ...如果没有准备阶段，您将无法运行真正的代码。或者简单地说，如果我要测量的代码很短并且循环开销太大怎么办？

那么一种方法是运行两次测量，其中一次绕过待测量代码，然后计算差异：

clock_t start, time1, time2;
long i, num_iter = 1e8;
double t;

start = clock();
for(i = 0; i < num_iter; i++){
    prepare_algoritm();
}
time1 = clock() - start;

start = clock();
for(i = 0; i < num_iter; i++){
    prepare_algoritm();
    run_algorith();
}
time2 = clock() - start;

t = (double)(time2 - time1) / num_iter / CLOCKS_PER_SEC; 
printf("run_algorithm time: %fs\n", t);

Answer 3

考虑对您的程序进行以下修改：

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

int main( int argc, char *argv[]) {
  clock_t start, stop;
  int i;
  double t = 0.;
  int n = atoi(argv[1]);
  int cnt = 0;
  for(i = 0; i < n; i++){
    start = clock();
    //nothing
    stop = clock();
    if ( start != stop) {
      printf( "%d %d\n", start, stop);
      cnt++;
    }
    t = t + (double)(stop - start) / CLOCKS_PER_SEC;
  }
  printf("t: %gs %g %d\n", t, t/n, cnt);
  return 0;
}

两次运行的输出

$ ./a.out 1000000
30000 40000
70000 80000
90000 100000
110000 120000
170000 180000
180000 190000
220000 230000
230000 240000
240000 250000
250000 260000
260000 270000
270000 280000
t: 0.12s 1.2e-07 12

$ ./a.out 100000
t: 0s 0 0

这表明您获得了非零值，因为当您运行循环足够多次时，start 和 end 值是不同的，因为偶尔会在 clock 时间即将改变之前运行，因此第二次调用返回不同的值。当这种情况发生时，t 会增加。