在C语言中编写一个计算加法执行时间的程序

Question

我想查找C语言中加法指令的执行时间。我知道可以使用for循环来查找，但是我不想使用任何循环。我想查找单个指令的执行时间。我已经编写了以下代码。

void main()
{
    int a=34,b=56,c,i;
    clock_t start,end;
    double exectime;

    start=clock();
    c=a+b;
    end=clock();

    exectime=(double)(end-start)/CLOCKS_PER_SEC;

    printf("\nExecution Time= %f \n",exectime);
}

但输出为0。我也尝试将其转换为纳秒，但仍然无效。

- Rachna Shriwas

---

最好查看加法语句的反汇编，找出指令所需的时钟数。根据处理器的操作频率计算时间。 - Vagish

一个提示：始终使用 int main() 和相应的 return 语句。 - Sourav Ghosh

可能没有任何影响，但我建议遵循C标准。请查阅C11标准的5.1.2.2.1章节。 - Sourav Ghosh

试图使用执行上千条指令的函数调用来计时可能是一个寄存器-寄存器加法操作，这样做并不明智。 - Martin James

除了测量之外，程序什么也不做。没有必要添加任何东西，非时钟、非输出代码都不需要运行。实际上，它在测量什么时候什么也没做。即使您具有适当的粒度和无噪声的环境，它也会测量错误的事情，即什么也没有。 - R. Martinho Fernandes

Answer 1

你的代码无法正常工作的简短答案是，你的程序执行得太快了。CLOCKS_PER_SEC通常被定义为每个时钟周期等于一微秒（CLOCKS_PER_SEC等于100万） - 一个单独的加法操作所需的时间远远少于这个时间。实际上，在我的机器上，我必须执行数百万条指令才能获得非零测量结果。

在C中没有标准的方法来测量单个加法指令的长度。你可以使用现代x86处理器中的rdtsc指令来测量CPU时钟周期，尽管精度并不能保证。

- Daniel Kleinstein

Answer 2

非常难获取某些指令所需的一些时钟。因为这取决于许多因素，如CPU时钟频率、CPU核心数、处理器架构（内存缓存分配方式）、指令调度和分支预测、在您测量的指令之前执行的指令等。

如果您需要测量非常短的时间间隔或需要非常高的精度，请使用平台相关资源。

每个CPU制造商都包括一些时钟计数器（寄存器），并且这些计数器会对该CPU核心上的每个经过的时钟进行递增。因此，如果您的CPU允许（取决于制造商），则可以访问这些寄存器，并计算更精确的执行时间。 例如：最著名的计数器寄存器是TSC（时间戳计数器），它在Pentium中引入了x86处理器，并且自那以后存在于所有CPU设计中，包括x86_64平台。它是一个64位寄存器，可以计算CPU时钟周期；它可以从内核空间和用户空间读取。

<asm/msr.h>
unsigned long start, stop;
rdtscl(start); 
//Your measured code here
rdtscl(stop);
printk("Time Taken: %li\n", stop- start);

即使存在一些时钟周期用于读取这些寄存器，它仍然不完美，但无论如何我们都无法删除它。

有关更多信息，请参见@Daniel提供的链接和http://www.makelinux.net/ldd3/chp-7-sect-1。

- akp

Answer 3

使用gettimeofday()代替。

clock()的时间粒度可能不够。

- Milind Dumbare

---

不，clock()测量的是该进程的CPU时间，这正是您想要的。墙上时间不是您想要测量的。 - Lightness Races in Orbit

如果你使用gettimeofday()而不是clock()，输出结果可能像“Execution Time= -1.0”这样荒谬。gettimeofday只是错误的测量工具。它根本不能用于测量时间的流逝：它未能满足后续调用返回等于或高于先前调用结果的基本要求。 - R. Martinho Fernandes

无论如何，碳14测年法都不是衡量咖喱速食解冻时间的合适工具。 - Martin James

@LightnessRacesinOrbit 我明白gettimeofday()测量的是经过的时间，与执行时间不同；但它比clock()具有更好的精度，并且被广泛用于基准测试/测量代码执行时间。这取决于您对测量的精度要求如何。 - Pandrei

@Pandrei：不，这不是真的；那样做太荒谬了。如果你使用墙上时间来测试代码，则你的基准测试是错误的。增加粒度（即：幻觉）并不会改变这一点。至于你最后的评论，他正在测量一个操作！所以他必须非常准确。所有这些都不会起作用。 - Lightness Races in Orbit