时间都去哪儿了
看标题有点唬人，其实我写的还是技术文章。算法中会评估时间复杂度，而实际编写c程序时，也会用到一些方法去评估时间，看一看程序运行“时间都去哪儿了”。
文章编写的c程序均在macOS中实现验证，应该同样适用于Linux/Unix。这里将会用到下面三种方法评估程序的运行时间：
- clock()函数
- time()函数
- gettimeofday()函数
clock()函数
clock()函数是 ANSI C 的标准库函数，其声明在time.h文件中，其返回从开启这个程序进程到调用clock()函数之间的CPU 时钟计时单元（clock tick）数，在 MSDN 中称之为挂钟时间（wal-clock），这有点像嵌入式系统中的系统滴答。
函数返回一个clock_t 的类型数据，其实就是一个无符号的长整型，那么要获得时间的话，还得除以 CLOCKS_PER_SEC 的宏定义。顾名思义，CLOCKS_PER_SEC 就是每秒所经过的滴答数。
测试程序
那么编写一下程序 example1.c 尝尝鲜：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main(void)
{
long loopCount = 10000000L;
clock_t begin, end;
double duration;
printf( "Time to do %ld empty loops: ", loopCount) ;
begin = clock();
while( loopCount-- );
end = clock();
duration = (double)(end - begin) / CLOCKS_PER_SEC;
// 精确到ms
printf( "%.3f ms\n", duration * 1000.0 );
return 0;
}
程序验证了10000000个空循环的耗时，执行结果如下：
➜ duration ./example1
Time to do 10000000 empty loops: 18.601 ms
注意
- 函数得到的是程序所占进程在CPU上的消耗的滴答数，所以sleep这类函数的时间不会计入；
- 在 POSIX 兼容系统中，CLOCKS_PER_SEC的值为 1,000,000 的，也就是 1MHz，所以理论上精度应该是us；
网上好多资料说是精度是ms级别的，仔细想一下其实他们说的不对，就像上面我说的
CLOCKS_PER_SEC是1000000，那么这个clock()函数其实返回的是该进程占用CPU的us时间，那么他们说打印函数的时间占用为0ms，问题出在哪儿了呢？很简单，打印一下开始和结束的滴答数就知道了，占用滴答数不可能为0的。CLOCKS_PER_SEC是个整型，计算的时候前后获取的clock()的值也都是整型，所以计算的时候当然会是0，只需要按浮点类型计算就可以了，比如下面example.c的实现。这里要注意的是，有些系统中CLOCKS_PER_SEC可能不是1000000，所以程序中计算还应让CLOCKS_PER_SEC参与。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main() {
double begin, end;
double duration;
begin = clock();
printf("Hello, world!\n");
end = clock();
printf("begin clock: %0.f\n", begin);
printf("end clock: %0.f\n", end);
duration = (end - begin) / CLOCKS_PER_SEC * 1000.0;
printf("print time: %.3f ms", duration);
return 0;
}
结果：
➜ duration ./example
Hello, world!
begin clock: 2056
end clock: 2084
print time: 0.028 ms
time()函数
time()函数来获得当前日历时间，是从一个标准时间点（一般是1970年1月1日0时0分0秒）到现在的时间，单位为秒。函数声明:
time_t time(time_t * timer);
time_t也是一个长整型类型，函数中如果timer为NULL或遇到错误返回结果-1，如果不为NULL，则会把值保存在timer中。
试一下
编写程序example2.c使用延时函数sleep()进行测试：
// time()方法精度只有1s
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
time_t t1, t2;
time(&t1);
sleep(3);
time(&t2);
printf("t1: %ld, t2: %ld, sleep: %ld s", t1, t2, t2 - t1);
return 0;
}
输出结果如下：
➜ duration ./example2
t1: 1509401991, t2: 1509401994, sleep: 3 s
这里要注意的是编译的时候gcc默认使用标准c99，而这个标准下sleep()无效，这里采用c89标准进行编译即可：
gcc -std=c89 -o example2 example2.c
注意
此种方法的精度只有1s！
gettimeofday()函数
gettimeofday()函数在sys/time.h中，声明如下：
int gettimeofday(struct timeval*tv, struct timezone *tz );
其中形参对应结构体如下：
struct timeval {
long tv_sec;
long tv_usec;
}；
struct timezone{
int tz_minuteswest;
int tz_dsttime;
};
我们这里只关心时间差，所以只需要传入定义好的timeval结构体就好，timezone可以为NULL，每次调用函数，会把时间戳记录在传入的timeval结构体变量指针中，其中:
tv_sec存储的是s；tv_usec存储是us；
实例测试
那么可以编写程序example3.c进行测试了：
#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
int main() {
struct timeval start;
struct timeval end;
unsigned long duration;
gettimeofday(&start, NULL);
printf("Hello,World!\n");
gettimeofday(&end, NULL);
duration = 1000000 * (end.tv_sec - start.tv_sec)+ end.tv_usec-start.tv_usec;
printf("%ld us:", duration);
return 0;
}
最终结果为：
➜ duration ./example3
Hello,World!
35 us:%
注意
精度为us；
总结
综上所述，clock() 和 gettimeofday() 方法均可以达到us的精度，但是 clock() 方法依赖于宏定义 CLOCKS_PER_SEC，不过最终一般是us级别；而 time() 方法精度只有秒级，所以适合较大的计算过程。