C语言秒表函数实现及优化详解122

在C语言编程中，经常需要精确测量代码段的执行时间，或者实现一个简单的秒表功能。这篇文章将深入探讨如何用C语言编写一个高精度、易于使用的秒表函数，并对实现方法进行优化，提升其性能和准确性。

一、基本实现：使用clock()函数

C语言标准库提供了一个名为clock()的函数，它可以返回程序运行至今所消耗的处理器时间（以clock ticks为单位）。通过计算clock()函数调用前后的差值，我们可以粗略地估计代码段的执行时间。然而，clock()函数的精度受系统时钟频率的影响，并非所有系统都具有高精度时钟。以下是一个简单的例子：```c
#include
#include
void simple_stopwatch() {
clock_t start, end;
double cpu_time_used;
start = clock();
// 代码段
for (int i = 0; i < 10000000; i++);
end = clock();
cpu_time_used = ((double)(end - start)) / CLOCKS_PER_SEC;
printf("The code used %f seconds to execute ", cpu_time_used);
}
int main() {
simple_stopwatch();
return 0;
}
```

这段代码中，我们首先记录clock()的起始值，然后执行一段简单的循环作为测试代码，最后再记录结束时间。通过计算差值并除以CLOCKS_PER_SEC（每秒钟的clock ticks数），得到代码执行时间（以秒为单位）。

二、提升精度：使用gettimeofday()或clock_gettime()函数

为了获得更高的精度，我们可以使用gettimeofday()（POSIX系统）或clock_gettime()（POSIX系统，更精确）函数。gettimeofday()函数返回自纪元（通常为1970年1月1日00:00:00 UTC）以来的秒数和微秒数。clock_gettime()函数则允许指定不同的时钟源，例如CLOCK_MONOTONIC（单调递增的时钟，不受系统时间调整的影响），从而获得更稳定、更精确的计时结果。```c
#include
#include
#include
void precise_stopwatch() {
struct timespec start, end;
double elapsed_time;
clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &start);
// 代码段
for (int i = 0; i < 10000000; i++);
clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &end);
elapsed_time = (end.tv_sec - start.tv_sec) + (end.tv_nsec - start.tv_nsec) / 1e9;
printf("The code used %f seconds to execute ", elapsed_time);
}
int main() {
precise_stopwatch();
return 0;
}
```

这段代码使用了clock_gettime()函数和CLOCK_MONOTONIC时钟源，计算出代码执行的精确时间，精度达到纳秒级。

三、封装成函数：提高代码复用性

为了提高代码的可重用性，我们可以将秒表功能封装成一个函数：```c
#include
#include
double stopwatch(void (*func)()) {
struct timespec start, end;
double elapsed_time;
clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &start);
func();
clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &end);
elapsed_time = (end.tv_sec - start.tv_sec) + (end.tv_nsec - start.tv_nsec) / 1e9;
return elapsed_time;
}
void my_function() {
//需要测量的代码
for(int i=0; i

2025-05-29

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