Comment mesurer un intervalle de temps en C?
Je voudrais mesurer le temps en C, et j'ai du mal à le comprendre, tout ce que je veux, c'est quelque chose comme ça:
- démarrer une minuterie
- lancer une méthode
- arrêter le chronomètre
- signaler le temps pris (au moins à la micro précision)
Toute aide serait appréciée.
(Je compile dans Windows en utilisant mingw)
Les minuteries haute résolution offrant une résolution de 1 microseconde étant spécifiques au système, vous devrez utiliser différentes méthodes pour y parvenir sur différentes plates-formes de système d'exploitation. Vous pouvez être intéressé par l'article suivant, qui implémente une classe de temporisateur C++ multiplate-forme basée sur les fonctions décrites ci-dessous:
Les fenêtres
L'API Windows fournit des fonctions de minuterie à très haute résolution: QueryPerformanceCounter(), qui renvoie les ticks écoulés, et QueryPerformanceFrequency(), qui renvoie le nombre de ticks par seconde.
Exemple:
#include <iostream>
#include <windows.h> // for Windows APIs
using namespace std;
int main()
{
LARGE_INTEGER frequency; // ticks per second
LARGE_INTEGER t1, t2; // ticks
double elapsedTime;
// get ticks per second
QueryPerformanceFrequency(&frequency);
// start timer
QueryPerformanceCounter(&t1);
// do something
// ...
// stop timer
QueryPerformanceCounter(&t2);
// compute and print the elapsed time in millisec
elapsedTime = (t2.QuadPart - t1.QuadPart) * 1000.0 / frequency.QuadPart;
cout << elapsedTime << " ms.\n";
return 0;
}
Linux, Unix et Mac
Pour les systèmes Unix ou Linux, vous pouvez utiliser gettimeofday(). Cette fonction est déclarée dans "sys/time.h".
Exemple:
#include <iostream>
#include <sys/time.h> // for gettimeofday()
using namespace std;
int main()
{
struct timeval t1, t2;
double elapsedTime;
// start timer
gettimeofday(&t1, NULL);
// do something
// ...
// stop timer
gettimeofday(&t2, NULL);
// compute and print the elapsed time in millisec
elapsedTime = (t2.tv_sec - t1.tv_sec) * 1000.0; // sec to ms
elapsedTime += (t2.tv_usec - t1.tv_usec) / 1000.0; // us to ms
cout << elapsedTime << " ms.\n";
return 0;
}
Notez que les exemples ci-dessus doivent être compilés avec C++, ce que mingw prend en charge.
Sous Linux, vous pouvez utiliser clock_gettime() :
clock_gettime(CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID, &start); // get initial time-stamp
// ... do stuff ... //
clock_gettime(CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID, &end); // get final time-stamp
double t_ns = (double)(end.tv_sec - start.tv_sec) * 1.0e9 +
(double)(end.tv_nsec - start.tv_nsec);
// subtract time-stamps and
// multiply to get elapsed
// time in ns
Ce qui suit est un groupe de fonctions C polyvalentes pour la gestion de la minuterie basées sur l'appel système gettimeofday (). Toutes les propriétés de la minuterie sont contenues dans une seule structure ticktimer - l'intervalle souhaité, le temps total d'exécution depuis l'initialisation de la minuterie, un pointeur sur le rappel souhaité que vous souhaitez appeler, le nombre de fois où le rappel a été appelé. Une fonction de rappel ressemblerait à ceci:
void your_timer_cb (struct ticktimer *t) {
/* do your stuff here */
}
Pour initialiser et démarrer une minuterie, appelez ticktimer_init (your_timer, intervalle, TICKTIMER_RUN, your_timer_cb, 0).
Dans la boucle principale de votre programme, appelez ticktimer_tick (your_timer) et il décidera si le délai approprié s'est écoulé pour appeler le rappel.
Pour arrêter une minuterie, appelez simplement ticktimer_ctl (your_timer, TICKTIMER_STOP).
ticktimer.h:
#ifndef __TICKTIMER_H
#define __TICKTIMER_H
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#define TICKTIMER_STOP 0x00
#define TICKTIMER_UNCOMPENSATE 0x00
#define TICKTIMER_RUN 0x01
#define TICKTIMER_COMPENSATE 0x02
struct ticktimer {
u_int64_t tm_tick_interval;
u_int64_t tm_last_ticked;
u_int64_t tm_total;
unsigned ticks_total;
void (*tick)(struct ticktimer *);
unsigned char flags;
int id;
};
void ticktimer_init (struct ticktimer *, u_int64_t, unsigned char, void (*)(struct ticktimer *), int);
unsigned ticktimer_tick (struct ticktimer *);
void ticktimer_ctl (struct ticktimer *, unsigned char);
struct ticktimer *ticktimer_alloc (void);
void ticktimer_free (struct ticktimer *);
void ticktimer_tick_all (void);
#endif
ticktimer.c:
#include "ticktimer.h"
#define TIMER_COUNT 100
static struct ticktimer timers[TIMER_COUNT];
static struct timeval tm;
/*!
@brief
Initializes/sets the ticktimer struct.
@param timer
Pointer to ticktimer struct.
@param interval
Ticking interval in microseconds.
@param flags
Flag bitmask. Use TICKTIMER_RUN | TICKTIMER_COMPENSATE
to start a compensating timer; TICKTIMER_RUN to start
a normal uncompensating timer.
@param tick
Ticking callback function.
@param id
Timer ID. Useful if you want to distinguish different
timers within the same callback function.
*/
void ticktimer_init (struct ticktimer *timer, u_int64_t interval, unsigned char flags, void (*tick)(struct ticktimer *), int id) {
gettimeofday(&tm, NULL);
timer->tm_tick_interval = interval;
timer->tm_last_ticked = tm.tv_sec * 1000000 + tm.tv_usec;
timer->tm_total = 0;
timer->ticks_total = 0;
timer->tick = tick;
timer->flags = flags;
timer->id = id;
}
/*!
@brief
Checks the status of a ticktimer and performs a tick(s) if
necessary.
@param timer
Pointer to ticktimer struct.
@return
The number of times the timer was ticked.
*/
unsigned ticktimer_tick (struct ticktimer *timer) {
register typeof(timer->tm_tick_interval) now;
register typeof(timer->ticks_total) nticks, i;
if (timer->flags & TICKTIMER_RUN) {
gettimeofday(&tm, NULL);
now = tm.tv_sec * 1000000 + tm.tv_usec;
if (now >= timer->tm_last_ticked + timer->tm_tick_interval) {
timer->tm_total += now - timer->tm_last_ticked;
if (timer->flags & TICKTIMER_COMPENSATE) {
nticks = (now - timer->tm_last_ticked) / timer->tm_tick_interval;
timer->tm_last_ticked = now - ((now - timer->tm_last_ticked) % timer->tm_tick_interval);
for (i = 0; i < nticks; i++) {
timer->tick(timer);
timer->ticks_total++;
if (timer->tick == NULL) {
break;
}
}
return nticks;
} else {
timer->tm_last_ticked = now;
timer->tick(timer);
timer->ticks_total++;
return 1;
}
}
}
return 0;
}
/*!
@brief
Controls the behaviour of a ticktimer.
@param timer
Pointer to ticktimer struct.
@param flags
Flag bitmask.
*/
inline void ticktimer_ctl (struct ticktimer *timer, unsigned char flags) {
timer->flags = flags;
}
/*!
@brief
Allocates a ticktimer struct from an internal
statically allocated list.
@return
Pointer to the newly allocated ticktimer struct
or NULL when no more space is available.
*/
struct ticktimer *ticktimer_alloc (void) {
register int i;
for (i = 0; i < TIMER_COUNT; i++) {
if (timers[i].tick == NULL) {
return timers + i;
}
}
return NULL;
}
/*!
@brief
Marks a previously allocated ticktimer struct as free.
@param timer
Pointer to ticktimer struct, usually returned by
ticktimer_alloc().
*/
inline void ticktimer_free (struct ticktimer *timer) {
timer->tick = NULL;
}
/*!
@brief
Checks the status of all allocated timers from the
internal list and performs ticks where necessary.
@note
Should be called in the main loop.
*/
inline void ticktimer_tick_all (void) {
register int i;
for (i = 0; i < TIMER_COUNT; i++) {
if (timers[i].tick != NULL) {
ticktimer_tick(timers + i);
}
}
}
Voici un fichier d’en-tête que j’ai écrit pour faire du profilage de performance simple (en utilisant des minuteries manuelles):
#ifndef __ZENTIMER_H__
#define __ZENTIMER_H__
#ifdef ENABLE_ZENTIMER
#include <stdio.h>
#ifdef WIN32
#include <windows.h>
#else
#include <sys/time.h>
#endif
#ifdef HAVE_STDINT_H
#include <stdint.h>
#Elif HAVE_INTTYPES_H
#include <inttypes.h>
#else
typedef unsigned char uint8_t;
typedef unsigned long int uint32_t;
typedef unsigned long long uint64_t;
#endif
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#pragma }
#endif /* __cplusplus */
#define ZTIME_USEC_PER_SEC 1000000
/* ztime_t represents usec */
typedef uint64_t ztime_t;
#ifdef WIN32
static uint64_t ztimer_freq = 0;
#endif
static void
ztime (ztime_t *ztimep)
{
#ifdef WIN32
QueryPerformanceCounter ((LARGE_INTEGER *) ztimep);
#else
struct timeval tv;
gettimeofday (&tv, NULL);
*ztimep = ((uint64_t) tv.tv_sec * ZTIME_USEC_PER_SEC) + tv.tv_usec;
#endif
}
enum {
ZTIMER_INACTIVE = 0,
ZTIMER_ACTIVE = (1 << 0),
ZTIMER_PAUSED = (1 << 1),
};
typedef struct {
ztime_t start;
ztime_t stop;
int state;
} ztimer_t;
#define ZTIMER_INITIALIZER { 0, 0, 0 }
/* default timer */
static ztimer_t __ztimer = ZTIMER_INITIALIZER;
static void
ZenTimerStart (ztimer_t *ztimer)
{
ztimer = ztimer ? ztimer : &__ztimer;
ztimer->state = ZTIMER_ACTIVE;
ztime (&ztimer->start);
}
static void
ZenTimerStop (ztimer_t *ztimer)
{
ztimer = ztimer ? ztimer : &__ztimer;
ztime (&ztimer->stop);
ztimer->state = ZTIMER_INACTIVE;
}
static void
ZenTimerPause (ztimer_t *ztimer)
{
ztimer = ztimer ? ztimer : &__ztimer;
ztime (&ztimer->stop);
ztimer->state |= ZTIMER_PAUSED;
}
static void
ZenTimerResume (ztimer_t *ztimer)
{
ztime_t now, delta;
ztimer = ztimer ? ztimer : &__ztimer;
/* unpause */
ztimer->state &= ~ZTIMER_PAUSED;
ztime (&now);
/* calculate time since paused */
delta = now - ztimer->stop;
/* adjust start time to account for time elapsed since paused */
ztimer->start += delta;
}
static double
ZenTimerElapsed (ztimer_t *ztimer, uint64_t *usec)
{
#ifdef WIN32
static uint64_t freq = 0;
ztime_t delta, stop;
if (freq == 0)
QueryPerformanceFrequency ((LARGE_INTEGER *) &freq);
#else
#define freq ZTIME_USEC_PER_SEC
ztime_t delta, stop;
#endif
ztimer = ztimer ? ztimer : &__ztimer;
if (ztimer->state != ZTIMER_ACTIVE)
stop = ztimer->stop;
else
ztime (&stop);
delta = stop - ztimer->start;
if (usec != NULL)
*usec = (uint64_t) (delta * ((double) ZTIME_USEC_PER_SEC / (double) freq));
return (double) delta / (double) freq;
}
static void
ZenTimerReport (ztimer_t *ztimer, const char *oper)
{
fprintf (stderr, "ZenTimer: %s took %.6f seconds\n", oper, ZenTimerElapsed (ztimer, NULL));
}
#ifdef __cplusplus
}
#endif /* __cplusplus */
#else /* ! ENABLE_ZENTIMER */
#define ZenTimerStart(ztimerp)
#define ZenTimerStop(ztimerp)
#define ZenTimerPause(ztimerp)
#define ZenTimerResume(ztimerp)
#define ZenTimerElapsed(ztimerp, usec)
#define ZenTimerReport(ztimerp, oper)
#endif /* ENABLE_ZENTIMER */
#endif /* __ZENTIMER_H__ */
La fonction ztime() est la logique principale dont vous avez besoin - elle obtient l’heure actuelle et la stocke dans un fichier 64 bits mesuré en microsecondes. Vous pourrez ensuite faire des calculs simples plus tard pour connaître le temps écoulé.
Les fonctions ZenTimer*() sont simplement des fonctions d'assistance permettant de placer un pointeur sur une structure de temporisateur simple, ztimer_t, qui enregistre l'heure de début et l'heure de fin. Les fonctions ZenTimerPause()/ZenTimerResume() vous permettent, par exemple, de suspendre et de reprendre le chronomètre si vous souhaitez imprimer des informations de débogage que vous ne souhaitez pas chronométrer.
Vous pouvez trouver une copie du fichier d’en-tête original à http://www.gnome.org/~fejj/code/zentimer.h au cas où j'aurais foiré le code HTML s'échappant de <ou autre chose. Il est sous licence MIT/X11, alors n'hésitez pas à le copier dans n'importe quel projet.
Voici une solution pour GNU/Linux qui utilise le compteur d’horodatage du processeur x86:
- Avertissement: ne fonctionne que sur les noyaux x86 et non tickless ...
- Anecdote: qui peut nous dire quel est le timing renvoyé sur un noyau sans tick?
- Indice: ce ne sera pas en temps réel
rdtsc.c:
#include <sys/time.h>
#include <time.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
typedef unsigned long long int64;
static __inline__ int64 getticks(void)
{
unsigned a, d;
asm volatile("rdtsc" : "=a" (a), "=d" (d));
return (((int64)a) | (((int64)d) << 32));
}
int main(){
int64 tick,tick1;
unsigned time=0,ut,mt;
// ut is the divisor to give microseconds
// mt gives milliseconds
FILE *pf;
int i,r,l,n=0;
char s[100];
// time how long it takes to get the divisors, as a test
tick = getticks();
// get the divisors - todo: for max performance this can
// output a new binary or library with these values hardcoded
// for the relevant CPU - a kind-of ludicrous notion considering
// that this will only work on x86 compatible cpus anyways where
// performance is the least of your issues...
// ... curse of the Assembly coder ;-)
pf = fopen("/proc/cpuinfo","r");
do {
r=fscanf(pf,"%s",&s[0]);
if (r<0) {
n=5; break;
} else if (n==0) {
if (strcmp("MHz",s)==0) n=1;
} else if (n==1) {
if (strcmp(":",s)==0) n=2;
} else if (n==2) {
n=3;
};
} while (n<3);
fclose(pf);
l=strlen(s);
s[l-4]=s[l-3];
s[l-3]=s[l-2];
s[l-2]=s[l-1];
s[l-1]=(char)0;
mt=atoi(s);
s[l-4]=(char)0;
ut=atoi(s);
printf("%s Mhz - ut = %u, mt = %u // hardcode these for your a CPU-specific binary ;-)\n",s,ut,mt);
tick1 = getticks();
time = (unsigned)((tick1-tick)/ut);
printf("%u us\n",time);
// time the duration of sleep(1) - plus overheads ;-)
tick = getticks();
sleep(1);
tick1 = getticks();
time = (unsigned)((tick1-tick)/mt);
printf("%u ms\n",time);
return 0;
}
compiler et exécuter avec
$ gcc rdtsc.c -o rdtsc && ./rdtsc
Il lit le diviseur correct pour votre CPU dans/proc/cpuinfo et indique le temps nécessaire à sa lecture, en microsecondes, ainsi que le temps nécessaire pour exécuter sleep (1) en millisecondes.
... En supposant que le classement en Mhz dans/proc/cpuinfo contient toujours 3 décimales: -o
Si votre système Linux le prend en charge, clock_gettime (CLOCK_MONOTONIC) doit être un temporisateur haute résolution non affecté par les changements de date système (par exemple, les démons NTP).
Prenez un lok à celui-ci cependant si vous voulez un calcul précis, je pense que vous devez utiliser des bibliothèques spécifiques sur votre système d'exploitation.
En utilisant la bibliothèque time.h, essayez quelque chose comme ceci:
long start_time, end_time, elapsed;
start_time = clock();
// Do something
end_time = clock();
elapsed = (end_time - start_time) / CLOCKS_PER_SEC * 1000;