TechOverflow Logo
TechOverflow
English Deutsch Français 简体中文 Español Українська Čeština Português Русский

Тестирование производительности наносекундной маркировки времени: std::chrono против clock_gettime(CLOCK_REALTIME)

Uli Köhler 2 min read

В C/C++ есть два основных метода маркировки времени с наносекундным разрешением:

Метод A: std::chrono::high_resolution_clock

benchmark_nanosecond_timestamping.cpp
uint64_t getCurrentNanoTimestampCpp() {
    return std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(
        std::chrono::high_resolution_clock::now().time_since_epoch()
    ).count();
}

Этот метод требует только C++11 и стандартной библиотеки C++. Он переносим и работает на всех платформах, поддерживающих C++11.

Метод B: clock_gettime(CLOCK_REALTIME)

get_current_nanotime_c.cpp
#include <ctime>

uint64_t getCurrentNanoTimestampC() {
    struct timespec ts;
    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts);
    return (uint64_t)ts.tv_sec * 1000000000LL + ts.tv_nsec;
}

Этот метод доступен на POSIX-совместимых системах и не переносим на Windows.

Тестирование производительности

См. ниже полный код для тестирования производительности обоих методов.

Результаты

Результаты на Intel(R) Core(TM) i7-14700, Ubuntu с ядром 6.8.1-1018-realtime и g++ -fexpensive-optimizations -O3 -march=native -o benchmark_nanosecond_timestamping benchmark_nanosecond_timestamping.cpp

benchmark_results.txt
C clock_gettime average time per call: 13.603 ns
C++ chrono average time per call: 14.1544 ns

Другими словами:

  • Оба метода крайне быстрые, причём clock_gettime немного быстрее.
  • Хотя метод std::chrono выглядит как более сложный вызов функций, похоже, компилятор их оптимизирует.
  • Разница в производительности незначительна, и оба метода подходят для маркировки времени с высоким разрешением.

Полный код тестирования

benchmark_nanosecond_timestamping_full.cpp
#include <iostream>
#include <chrono>
#include <ctime>

uint64_t getCurrentNanoTimestampC() {
    struct timespec ts;
    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts);
    return (uint64_t)ts.tv_sec * 1000000000LL + ts.tv_nsec;
}

uint64_t getCurrentNanoTimestampCpp() {
    return std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(
        std::chrono::system_clock::now().time_since_epoch()
    ).count();
}

void benchmarkFunction(uint64_t (*func)(), const std::string& name, int iterations) {
    auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    for (int i = 0; i < iterations; ++i) {
        func();
    }
    auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();

    std::chrono::duration<double, std::nano> duration = end - start;
    std::cout << name << " average time per call: "
              << (duration.count() / iterations) << " ns" << std::endl;
}

int main() {
    constexpr int iterations = 10000000;

    benchmarkFunction(getCurrentNanoTimestampC, "C clock_gettime", iterations);
    benchmarkFunction(getCurrentNanoTimestampCpp, "C++ chrono", iterations);

    return 0;
}
Check out similar posts by category: C/C++ Performance Benchmarks