C++中衡量代码运行时间的方法

C++11提供了 chrono 库，我们可以用它提供的工具来衡量代码的运行时间。我总结了三种方式。

首先，最简单的方法就是在测试代码运行前记录一个起始时间，再测试代码运行完毕后再用当前时间减去起始时间，就得到了测试代码的运行时间。

即：代码运行时间 = 运行后的时间 - 运行前的时间

于是可以有下面的代码：

auto now = std::chrono::system_clock::now();
test();
auto dur = std::chrono::system_clock::now() - now;

这段代码简单易懂，缺点是写起来比较麻烦，每次要衡量一段代码的执行时间时，都需要在开头和结尾写上相应的代码。

可以通过撰写一个通用的测试函数解决这一问题：

auto test_func_duration = [](auto &&func, auto &&...params)
{
	auto now = std::chrono::system_clock::now();
	std::forward<decltype(func)>(func)(
		std::forward<decltype(params)>(params)...
		);
	auto dur = std::chrono::system_clock::now() - now;

	std::cout << "duration ms: " << std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(dur).count() << std::endl;
};

该函数略微有些复杂，auto&& 这里是万能引用的意思，故而传递到下层函数调用前需要使用 std::forward 来保持其原始类型。

不过，上述方法仍然没那么灵活，它必须传递一个函数进行测试，而不能测试一段复杂的代码。

可以采用下面的（第三种方法）一个比较理想的工具：

class Benchmark
{
public:
	Benchmark()
	{
		m_begin = std::chrono::system_clock::now();
	}
	~Benchmark()
	{
		auto dur = std::chrono::system_clock::now() - m_begin;
		std::cout << "duration ms: " << std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(dur).count() << std::endl;
	}
	Benchmark(const Benchmark &) = delete;
	Benchmark &operator=(const Benchmark &) = delete;

private:
	using time_point = decltype(std::chrono::system_clock::now());
	time_point m_begin;
};

该类型的实例可以在代码块的开始创建，然后它就可以采用RAII来衡量之后到其销毁时间段内的执行时间。

由于采取的是class，因此很容易做更多的扩展，也就是附加一些额外的信息。通常是用来调整输出内容的信息。

具体的测试代码见：

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <thread>
#include <set>

std::set<int> test_set;
void test()
{
	for (int i = 0; i < 1000000; ++i)
	{
		test_set.insert(i);
	}
}

auto test_func_duration = [](auto &&func, auto &&...params)
{
	auto now = std::chrono::system_clock::now();
	std::forward<decltype(func)>(func)(
		std::forward<decltype(params)>(params)...
		);
	auto dur = std::chrono::system_clock::now() - now;

	std::cout << "duration ms: " << std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(dur).count() << std::endl;
};

class Benchmark
{
public:
	Benchmark()
	{
		m_begin = std::chrono::system_clock::now();
	}
	~Benchmark()
	{
		auto dur = std::chrono::system_clock::now() - m_begin;
		std::cout << "duration ms: " << std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(dur).count() << std::endl;
	}
	Benchmark(const Benchmark &) = delete;
	Benchmark &operator=(const Benchmark &) = delete;

private:
	using time_point = decltype(std::chrono::system_clock::now());
	time_point m_begin;
};

int main()
{
	// 方法1
	// auto now = std::chrono::system_clock::now();
	// test();
	// auto dur = std::chrono::system_clock::now() - now;

	// std::cout << "duration ms: " << std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(dur).count() << std::endl;

	// 方法2
	//test_func_duration(test);

	// 方法3
	{
		Benchmark bm;
		test();
	}

	return 0;
}