由函数clock想到的
今天介绍一下clock这个函数的使用,它是C标准库的一部分,声明在头文件<time.h>中,返回处理器使用的时间值,函数声明为:
clock_t clock(void);
这个函数看起来很简单,但是当使用时还是有不少需要注意的地方,让我们先看看clock_t这个类型,它表示程序所占用的处理器时间,具体的实现可以是整形或者浮点型,例如我们如果查看codeblock12.11中的time.h文件,可以看到如下定义:
/*
* A type for measuring processor time (in clock ticks).
*/
#ifndef _CLOCK_T_DEFINED
typedef long clock_t;
#define _CLOCK_T_DEFINED
#endif
在这里,clock_t被定义为long类型,MS Visual Studio中的time.h与此完全相同,但是,如果你将其定义修改为double也没有什么不好的,虽然它的本意是指”ticks”,也就是中文中的“滴答”。那么什么是“滴答”呢?简单的将就是系统每发生一次时钟中断就会产生一个“滴答”,如果详细介绍的话,这设计很多系统内核时钟中断的问题,不过詹荣开老师在它的一篇文章《Linux内核的时钟中断》中对这些概念有着很详细透彻的解读,虽然文章发表于2003年,但其中的骨架知识仍然适用。
介绍完clock_t的概念,还要介绍一下CLOCKS_PER_SEC这个宏定义,(也是在time.h中),从它的字面意思就可得知,它指的是每秒的时钟滴答数,通过用clock函数返回值除以该值可以得到程序运行是实际秒数。CLOCKS_PER_SEC的实际值也是随着操作系统和编译器的差异而不同,例如现在Windows平台上的编译器通常会将其定义为1000,也就是说每秒会产生1000个时钟滴答数。而在一些比较古老的编译器中,比如说TC2.0中,该值是18.2个(当然,在TC2.0中不叫CLOCKS_PER_SEC,而叫CLK_TCK,但它们的实质是一样的,VC6.0中为了兼容保留了CLK_TCK的名称,但建议使用CLOCKS_PER_SEC),为什么不同的编译器的默认值差异这么大,这主要是因为与当时硬件条件有关,这是个历史问题,在这里就不继续探讨了。
另外,经常看到一些文章中把CLOCKS_PER_SEC翻译成每秒的时钟周期数,其实这是错误的,混淆了时钟周期(clock cycle)和时钟滴答(clock tick)的概念,关于这两个词的区别詹荣开老师也做了介绍。但如果你不想深挖,可以简单的认为要经过若干时钟周期才是一个时钟滴答,具体是多少个决定于系统中对可编程间隔定时器(Programmable Interval Timer,PIT)值的初始定义。
好了,说了这么多,让我们回到clock函数,它主要的用处是衡量我们程序时间开销,例如:
#include <time.h>
#include <stdio.h>
int main(int argc,char* argv[])
{
clock_t clock_time,start_time,end_time;
long int count = 1000000000;
start_time = clock();
while(count--);
end_time = clock();
clock_time = end_time - start_time;
printf("The program runs %lf clocksn",(double)clock_time);
printf("The program runs %lf sn",(double)(clock_time/CLOCKS_PER_SEC));
return 0;
}
程序的运行结果为:
由于在我的机器上,CLOCKS_PER_SEC的值被定义为1000,所以从结果上看是没有问题的。但我们稍微修改一下程序,把初始的count值改为10000,看看结果有什么不同。
#include <time.h>
#include <stdio.h>
int main(int argc,char* argv[])
{
clock_t clock_time,start_time,end_time;
long int count = 10000;
start_time = clock();
while(count--);
end_time = clock();
clock_time = end_time - start_time;
printf("The program runs %lf clocksn",(double)clock_time);
printf("The program runs %lf sn",(double)(clock_time/CLOCKS_PER_SEC));
return 0;
}
运行结果如下:
咦,为什么变成了0,结合编译器为我们指出的运行时间并联系上面的程序,可以发现程序的问题出现在由于count值很小,计算机在不到一个滴答的时间内就完成了计算,又因为clock_t的默认类型是long型,所以会截断取整,所以结果会产生错误。问题根源找到了,那有没有什么解决办法呢?欢迎大家提出自己的见解。
参考文献:
The Standart C Library P.J.Plauger
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