在C++中测量代码执行时间的两种方法

#include <iostream>
#include <ctime> // 1. 包含 C 时间库
using namespace std;

// 一个耗时的函数 (模拟 CPU 密集型工作)
void heavy_work() {
    // 执行一个（通常会被编译器优化的）空循环来消耗 CPU 时间
    // 在实际测试时，应使用 -O0 (关闭优化) 来观察
    for(long i = 0; i < 3000000000L; ++i) {}
}

int main() {
    cout << "--- 测试 C 风格 <ctime> (clock_t) ---" << endl;
    cout << "每秒“嘀嗒”数 (CLOCKS_PER_SEC): " << CLOCKS_PER_SEC << endl;

    // 1. 获取开始时的“CPU嘀嗒数”
    clock_t start = clock();

    // 2. 执行你的代码
    heavy_work();

    // 3. 获取结束时的“CPU嘀嗒数”
    clock_t end = clock();

    // 4. 计算时间差 (秒)
    double cpu_time_taken = double(end - start) / double(CLOCKS_PER_SEC);

    cout << "CPU 耗时: " << cpu_time_taken << " 秒" << endl;
    
    return 0;
}

PS C:\MyCode> g++ clock_example.cpp -o clock_example.exe -O0 # -O0 关闭优化
PS C:\MyCode> .\clock_example.exe
--- 测试 C 风格 <ctime> (clock_t) ---
每秒“嘀嗒”数 (CLOCKS_PER_SEC): 1000
CPU 耗时: 1.156 秒

#include <iostream>
#include <chrono> // 1. 包含 C++11 时间库
#include <thread> // 2. 包含线程库 (用来演示“等待”)
using namespace std;

// 使用 using 来简化类型名 (可选，但推荐)
using std::chrono::high_resolution_clock;
using std::chrono::duration_cast;
using std::chrono::duration;
using std::chrono::milliseconds;
using std::chrono::microseconds;

// 耗时函数 (包含工作和等待)
void work_and_sleep() {
    // 模拟 CPU 工作
    for(long i = 0; i < 3000000000L; ++i) {} 

    // 模拟 I/O 等待或休眠 (500毫秒)
    cout << "  (正在休眠 500 毫秒...)" << endl;
    std::this_thread::sleep_for(milliseconds(500));
}

int main() {
    cout << "--- 测试 现代 C++ <chrono> ---" << endl;
    
    // 1. 获取开始时间点
    auto start_time = high_resolution_clock::now();

    // 2. 执行你的代码
    work_and_sleep();

    // 3. 获取结束时间点
    auto end_time = high_resolution_clock::now();

    // 4. 计算时间差
    // 结果是一个 duration 对象
    auto duration_total = duration_cast<milliseconds>(end_time - start_time);
    
    // 5. 打印结果
    cout << "总耗时 (挂钟时间): " << duration_total.count() << " 毫秒" << endl;

    // 也可以转换为其他单位
    auto duration_us = duration_cast<microseconds>(end_time - start_time);
    cout << "  (即 " << duration_us.count() << " 微秒)" << endl;

    return 0;
}

PS C:\MyCode> g++ chrono_example.cpp -o chrono_example.exe -std=c++11 -O0 -pthread
PS C:\MyCode> .\chrono_example.exe
--- 测试 现代 C++ <chrono> ---
  (正在休眠 500 毫秒...)
总耗时 (挂钟时间): 1658 毫秒
  (即 1658390 微秒)

#include <iostream>
#include <ctime>
#include <chrono>
#include <thread>
using namespace std;

// (函数 work_and_sleep 同上)
void work_and_sleep() {
    for(long i = 0; i < 3000000000L; ++i) {} 
    cout << "  (正在休眠 500 毫秒...)" << endl;
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(500));
}

int main() {
    // --- 1. <chrono> 计时 (挂钟时间) ---
    auto start_chrono = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    
    // --- 2. <ctime> 计时 (CPU 时间) ---
    clock_t start_clock = clock();

    // --- 3. 执行同一个函数 ---
    cout << "--- 正在执行 work_and_sleep... ---" << endl;
    work_and_sleep();
    cout << "--- 执行完毕 ---" << endl;

    // --- 4. 获取 <ctime> 结果 ---
    clock_t end_clock = clock();
    double cpu_time = double(end_clock - start_clock) / double(CLOCKS_PER_SEC);
    
    // --- 5. 获取 <chrono> 结果 ---
    auto end_chrono = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    auto wall_time_ms = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(end_chrono - start_chrono);

    // --- 6. 打印对比 ---
    cout << "\n--- 结果对比 ---" << endl;
    cout << "CPU 秒表 (clock()): " << cpu_time * 1000 << " 毫秒" << endl;
    cout << "电子秒表 (chrono): " << wall_time_ms.count() << " 毫秒" << endl;

    return 0;
}

PS C:\MyCode> g++ comparison.cpp -o comparison.exe -std=c++11 -O0 -pthread
PS C:\MyCode> .\comparison.exe
--- 正在执行 work_and_sleep... ---
  (正在休眠 500 毫秒...)
--- 执行完毕 ---

--- 结果对比 ---
CPU 秒表 (clock()): 1162 毫秒 # <-- 只有 CPU 工作的时间！
电子秒表 (chrono): 1663 毫秒 # <-- CPU 工作 (1162) + 休眠 (500)

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm> // 需要 std::sort
#include <chrono>    // 需要计时
#include <random>    // 需要随机数
using namespace std;

// (使用 using std::chrono::... 来简化)
using std::chrono::high_resolution_clock;
using std::chrono::duration_cast;
using std::chrono::milliseconds;

int main() {
    // --- 1 & 2: 创建并填充 100 万个随机数 ---
    const int N = 1000000;
    vector<int> numbers;
    numbers.reserve(N); // 预分配内存，提高效率
    
    std::random_device rd;  // 随机数种子源
    std::mt19937 gen(rd()); // 随机数引擎
    std::uniform_int_distribution<> distrib(1, N); // 分布范围
    
    cout << "正在生成 " << N << " 个随机数..." << endl;
    for (int i = 0; i < N; ++i) {
        numbers.push_back(distrib(gen));
    }
    cout << "生成完毕。" << endl;

    // --- TODO 3: 计时 ---
    cout << "\n--- 开始排序... ---" << endl;
    
    // auto startTime = ...;
    
    // std::sort(... , ...); // 执行排序
    
    // auto endTime = ...;
    
    // --- TODO 4: 计算并打印 ---
    // auto timeTaken_ms = ...;
    
    // cout << "排序 " << N << " 个元素耗时: " 
    //      << timeTaken_ms.count() << " 毫秒" << endl;

    return 0;
}