Вычисление времени работы программы c

В этом посте будет обсуждаться, как найти время выполнения программы C в средах Windows и Linux.

Существует четыре широко используемых метода определения времени выполнения программы на C:

1. Использование clock() функция

Мы можем использовать clock() функция, предоставляемая <time.h> заголовочный файл для расчета времени ЦП, потребляемого задачей в приложении C. Он возвращает clock_t type, в котором хранится общее количество тактов часов.

Чтобы вычислить общее количество прошедших секунд, нам нужно разделить общее количество прошедших тактов часов на CLOCKS_PER_SEC макрос (также присутствует в <time.h>) как показано ниже:

Скачать  Выполнить код

Выход (может варьироваться):

The elapsed time is 0.000014 seconds

 
Обратите внимание, что clock() Функция не возвращает фактическое количество прошедшего времени, а возвращает количество времени, которое потребовалось базовой операционной системе для запуска процесса. Другими словами, фактическое время настенных часов может быть намного больше.

2. Использование time() функция

The <time.h> заголовок также предоставляет time() функция, которая возвращает общее количество секунд, прошедших с начала Эпохи (00:00:00 UTC, 1 января 1970 г.). Он принимает указатель на time_t в качестве аргумента, который обычно передается как NULL и возвращает time_t тип. Если аргумент не NULL, то возвращаемое значение также сохраняется в памяти, на которую указывает аргумент.

Его использование аналогично clock() функцию, как показано ниже:

Скачать  Выполнить код

результат:

The elapsed time is 3 seconds

3. Использование gettimeofday() функция

The gettimeofday() Функция возвращает время настенных часов, прошедшее с начала эпохи, и сохраняет его в timeval структура, выраженная в секундах и микросекундах.

Он определен в <sys/time.h> заголовочный файл и принимает два аргумента — первый аргумент является ссылкой на timeval структура, а второй аргумент — нулевой указатель. timeval структура объявляется следующим образом: <time.h> заголовок:

struct timeval {
    long tv_sec;    /* seconds */
    long tv_usec;   /* microseconds */
};

 
Следующий код демонстрирует использование gettimeofday() путем измерения времени настенных часов:

Скачать  Выполнить код

Выход (может варьироваться):

The elapsed time is 5 seconds and 5000147 micros

 
Эта функция поддерживается компиляторами GCC и может не работать в Windows.

4. Использование clock_gettime() функция

Мы также можем использовать clock_gettime() функция, определенная в <time.h> заголовочный файл, который поддерживает точность до наносекунд. Он принимает два аргумента: первый аргумент — это тип часов, а второй аргумент — указатель на timespec структура. timespec структура обеспечивается <time.h> заголовок и объявляется как:

struct timespec {
    time_t tv_sec;   /* seconds */
    long tv_nsec;    /* nanoseconds */
};

 
Следующий код вычисляет прошедшее время, используя общесистемные часы реального времени, обозначенные как CLOCK_REALTIME, время которого представляет секунды и наносекунды с начала Эпохи.

Скачать код

 
Обратите внимание, что clock_gettime() будет работать только на очень немногих машинах UNIX.

Вот и все, что касается нахождения времени выполнения программы на C.

 
Связанный пост:

Измерьте прошедшее время программы C++ с помощью библиотеки Chrono

При разработке различных программ иногда бывает необходимо измерить точное время какой-либо операции, например, узнать сколько времени требуется на загрузку данных из файла, запись в базу данных и так далее. Сегодня мы рассмотрим то, как измерить время выполнения операции в C#, используя стандартные средства и возможности языка.

System.Diagnostics

Пространство имен System.Diagnostics содержит классы, позволяющие нашим приложениям взаимодействовать с журналами событий, системными процессами и счётчиками производительности. В числе прочего, это пространство имен содержит класс под названием Stopwatch, который можно в своих приложениях C# использовать для точного измерения затраченного времени. Именно об этом классе мы сегодня и поговорим.

Простой пример использования Stopwatch

Для начала, рассмотрим простой пример использования класса Stopwatch для измерения затраченного времени на выполнение операции.

namespace StopwatchExample
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //создаем объект
            Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
            //засекаем время начала операции
            stopwatch.Start();
            //выполняем какую-либо операцию
            for (int i = 0; i < 10001; i++)
            {
                Console.WriteLine(i);
            }
            //останавливаем счётчик
            stopwatch.Stop();
            //смотрим сколько миллисекунд было затрачено на выполнение
            Console.WriteLine(stopwatch.ElapsedMilliseconds);
        }
    }
}

Чтобы измерить время выполнения операции в C# нам необходимо выполнить несколько простых шагов:

1. Создать объект класса Stopwatch;
2. Выполнить метод Start() для того, чтобы засечь время начала операции;
3. Выполнить метод Stop() для того, чтобы засечь время окончания операции;
4. Воспользоваться одним из свойств объекта для получения данных о затраченном на выполнение операции времени.

В примере использовано свойство ElapsedMilliseconds, которое позволяет получить количество миллисекунд, затраченных на выполнение операции. Рассмотрим какие ещё есть свойства и методы у класса Stopwatch.

Stopwatch

Свойства Stopwatch

Elapsed

Свойство Elapsed позволяет получить общее затраченное время, измеренное текущим экземпляром класса Stopwatch. Описание свойства выглядит следующим образом:

public TimeSpan Elapsed { get; }

Свойство возвращает объект типа TimeSpan — интервал времени, используя который, можно получить время выполнения операции в удобном для вас виде. Например,

//получаем объект TimeSpan
TimeSpan ts = stopwatch.Elapsed;
// Создаем строку, содержащую время выполнения операции.
string elapsedTime = String.Format("{0:00}:{1:00}:{2:00}.{3:00}",
    ts.Hours, ts.Minutes, ts.Seconds,
    ts.Milliseconds / 10);
Console.WriteLine(elapsedTime);

ElapsedMilliseconds

Свойство ElapsedMilliseconds позволяет получить общее затраченное время, измеренное текущим экземпляром класса Stopwatchв миллисекундах. В примере использования класса Stopwatch выше продемонстрировано использование этого свойства.

ElapsedTicks

Свойство ElapsedTicks позволяет получить общее время выполнение операции в тактах таймера, измеренное текущим экземпляром Stopwatch. Такт — это наименьшая единица времени, которую Stopwatch может измерять таймер. В следующем примере показано использование свойства ElapsedTicks для измерения времени, затраченного на преобразование строки в целое число типа int.

int num;
//создаем объект
Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
//засекаем время начала операции
stopwatch.Start();

num = int.Parse("135");

//останавливаем счётчик
stopwatch.Stop();
Console.WriteLine($"num = {num}");
//смотрим сколько тактов было затрачено на выполнение
Console.WriteLine(stopwatch.ElapsedTicks);

Результатом выполнения этого кода может быть вот такой вывод консоли:

IsRunning

Свойство IsRunning позволяет получить значение типа bool, указывающее на то запущен ли в данный момент таймер Stopwatch.

Поля Stopwatch

Класс Stopwatch содержит два статических поля, позволяющих получить сведения о настройках таймера.

Frequency

Поле Frequency содержит частоту таймера в виде количества тактов в секунду.

public static readonly long Frequency;

Это поле удобно использовать вместе со свойством ElapsedTicks для преобразования количества тактов в секунды. Например,

int num;
long freq = Stopwatch.Frequency; //частота таймера
Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
stopwatch.Start();
num = int.Parse("135");
//останавливаем счётчик
stopwatch.Stop();
double sec = (double)stopwatch.ElapsedTicks / freq; //переводим такты в секунды
Console.WriteLine($"num = {num} rn Частота таймера {freq} такт/с rn Время в тактах {stopwatch.ElapsedTicks} rn Время в секундах {sec}");

Обращу внимание только на то, как происходит перевод тактов в секунды. Учитывая особенности деления целых чисел в C#, для того, чтобы получить конкретное значение секунд нам потребовалось привести одно из значений (в данном случае значение свойства ElapsedTicks) к типу double.

IsHighResolution

Свойство IsHighResolution указывает, зависит ли таймер Stopwatch от счетчика производительности высокого разрешения (true) или же использует класс DateTime (false).

public static readonly bool IsHighResolution;

Пример использования поля

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        DisplayTimerProperties();
    }

    public static void DisplayTimerProperties()
    {
        if (Stopwatch.IsHighResolution)
        {
            Console.WriteLine("Операции рассчитываются с использованием системного счетчика производительности с высоким разрешением.");
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("Операции рассчитываются с использованием класса DateTime.");
        }

        long frequency = Stopwatch.Frequency;
        Console.WriteLine($"  Частота таймера = {frequency}");
        long nanosecPerTick = (1000L * 1000L * 1000L) / frequency;
        Console.WriteLine($"  Таймер работает с точностью до {nanosecPerTick} наносекунд");
    }
}

Вывод консоли будет иметь следующий вид:

Методы Stopwatch

Рассмотрим основные методы класса Stopwatch, которые мы можем использовать для измерения точного времени выполнения операции в C#.

Start и Stop

Метод Start() запускает или возобновляет работу таймера Stopwatch. В свою очередь, Stop() выполняет противоположную операцию — останавливает работу таймера. Использование этих методов продемонстрировано в самом первом примере из этой статьи.

StartNew

Метод StartNew() выполняет сразу несколько операций — он инициализирует новый экземпляр класса Stopwatch, обнуляет счётчик затраченного времени и запускает таймер. То есть, этот метод позволяет немного сократить исходный код программы. Например, код из первого примера можно было бы записать вот так:

Stopwatch stopwatch = Stopwatch.StartNew();//создаем и запускаем таймер
for (int i = 0; i < 10001; i++) 
{ 
    Console.WriteLine(i);
}
//останавливаем счётчик 
stopwatch.Stop(); //смотрим сколько миллисекунд было затрачено на выполнение 
Console.WriteLine(stopwatch.ElapsedMilliseconds);

Reset

Метод Reset() останавливает измерение интервала времени и обнуляет счётчик затраченного времени. Использование Reset() позволяет избежать создания новых экземпляров Stopwatch для измерения времени, затраченного на выполнение нескольких операций в C#.

Stopwatch stopwatch = Stopwatch.StartNew();//создаем и запускаем таймер
for (int i = 0; i < 100; i++) 
{ 
    Console.WriteLine(i);
}
//останавливаем счётчик 
stopwatch.Stop(); //смотрим сколько миллисекунд было затрачено на выполнение 
Console.WriteLine($"Первая операция {stopwatch.ElapsedMilliseconds}");

stopwatch.Reset(); //сбросили счётчик
stopwatch.Start(); //запустили счётчик
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
    Console.WriteLine(i*i);
}
stopwatch.Stop(); //смотрим сколько миллисекунд было затрачено на выполнение 
Console.WriteLine($"Вторая операция {stopwatch.ElapsedMilliseconds}");

Restart

Метод Restart() останавливает измерение интервала времени, обнуляет затраченное время и повторно запускает таймер. Таким образом, предыдущий пример можно переписать следующим образом:

Stopwatch stopwatch = Stopwatch.StartNew();//создаем и запускаем таймер
for (int i = 0; i < 100; i++) 
{ 
    Console.WriteLine(i);
}
//останавливаем счётчик 
stopwatch.Stop(); //смотрим сколько миллисекунд было затрачено на выполнение 
Console.WriteLine($"Первая операция {stopwatch.ElapsedMilliseconds}");

stopwatch.Restart(); //перезапускаем счётчик

for (int i = 0; i < 100; i++)
{
    Console.WriteLine(i*i);
}
stopwatch.Stop(); //смотрим сколько миллисекунд было затрачено на выполнение 
Console.WriteLine($"Вторая операция {stopwatch.ElapsedMilliseconds}");

Итого

Класс Stopwatch из пространства имен System.Diagnostics C# позволяет измерить время выполнения операции с точностью до 100 наносекунд в зависимости от того, что используется для работы с интервалами времени — таймер высокого разрешения или же класс DateTime.

I want to measure the execution of a piece of code and I’m wondering what the best method to do this is?

Option 1:

DateTime StartTime = DateTime.Now;

//Code

TimeSpan ts = DateTime.Now.Subtract(StartTime);
string elapsedTime = String.Format("{0:00}:{1:00}:{2:00}.{3:00}",
        ts.Hours, ts.Minutes, ts.Seconds,
        ts.Milliseconds / 10);
Console.WriteLine(elapsedTime, "RunTime");

Option 2:
using System.Diagnostics;

    Stopwatch stopWatch = new Stopwatch();
    stopWatch.Start();

    //Code

    stopWatch.Stop();
    // Get the elapsed time as a TimeSpan value.
    TimeSpan ts = stopWatch.Elapsed;

    // Format and display the TimeSpan value.
    string elapsedTime = String.Format("{0:00}:{1:00}:{2:00}.{3:00}",
        ts.Hours, ts.Minutes, ts.Seconds,
        ts.Milliseconds / 10);
    Console.WriteLine(elapsedTime, "RunTime");

This isn’t simply for benchmarking, its actually part of the application. The time the function takes to execute is relevant data. It doesn’t however need to be atomic or hyper-accurate.

Which option is better for production code, or does anybody else use something different and perhaps better?

The execution time of a task is defined as the time taken by the system to execute that task. The execution time of a program is equal to the sum of the execution time of its statements. There are numerous ways to calculate the execution time of a program in C#. In this article, we will see three ways to measure execution time in C#.

Method 1: Using StartNew() and Stop() method 

We can calculate the execution time of the code using StartNew() and Stop() methods. StartNew() method comes under the Stopwatch class and it basically used to initialize a new Stopwatch instance. Internally it marks the elapsed time property equal to zero and then it starts measuring the elapsed time. This method is almost the same as calling the Stopwatch constructor first and then calling class on the new instance. 

Syntax:

public static StartNew ();

Stop() method also comes under the Stopwatch class and it is used to stop the current measuring time for an interval. Firstly we can call StartNew() method in Stopwatch to start the elapsed time and at the end, we can call this method to end the current measuring time interval. Eventually, the total execution time is calculated with the help of elapsed property. Whenever a Stopwatch instance measures more than one interval, this method is similar to pausing the elapsed time measurement. Like StartNew() method, this method is also defined under System.Diagnostics namespace. 

Syntax:

public void Stop ();

Example:

GeeksforGeeks
GeeksforGeeks
GeeksforGeeks
GeeksforGeeks
GeeksforGeeks
The Execution time of the program is 37ms

Method 2: Using the GetTimestamp() method 

We can also find the execution time of the code using the GetTimestamp() method. This method is quite helpful for finding the number of ticks for a duration in the timer mechanism. We can use the high-resolution performance counter of the Stopwatch class to get the current value of that counter. We can use the system timer also to get the current DateTime.Ticks property of the DateTime.UtcNow instance. Its return type is a long integer that represents the tick counter value of the timer mechanism.

Syntax:

public static long GetTimestamp ();

Example:

GeeksforGeeks
GeeksforGeeks
GeeksforGeeks
GeeksforGeeks
GeeksforGeeks
Elapsed Time is 343095 ticks

Method 3: Using DateTime.Now property

We can calculate the execution time of the code using the DateTime.Now property. This property is quite helpful to get a DateTime object that is initially marked with the current date and time on the device (as the local time). The property value of this method is DateTime which is an object whose value is current local data and time. The Now property returns a DateTime value which depicts the current date and time on the device or computer. This is defined under the System namespace.

Syntax:

public static DateTime Now { get; }

Example:

Output:

GeeksforGeeks
GeeksforGeeks
GeeksforGeeks
GeeksforGeeks
GeeksforGeeks
The execution time of the program is 176.095 ms

The execution time of a task is defined as the time taken by the system to execute that task. The execution time of a program is equal to the sum of the execution time of its statements. There are numerous ways to calculate the execution time of a program in C#. In this article, we will see three ways to measure execution time in C#.

Method 1: Using StartNew() and Stop() method 

We can calculate the execution time of the code using StartNew() and Stop() methods. StartNew() method comes under the Stopwatch class and it basically used to initialize a new Stopwatch instance. Internally it marks the elapsed time property equal to zero and then it starts measuring the elapsed time. This method is almost the same as calling the Stopwatch constructor first and then calling class on the new instance. 

Syntax:

public static StartNew ();

Stop() method also comes under the Stopwatch class and it is used to stop the current measuring time for an interval. Firstly we can call StartNew() method in Stopwatch to start the elapsed time and at the end, we can call this method to end the current measuring time interval. Eventually, the total execution time is calculated with the help of elapsed property. Whenever a Stopwatch instance measures more than one interval, this method is similar to pausing the elapsed time measurement. Like StartNew() method, this method is also defined under System.Diagnostics namespace. 

Syntax:

public void Stop ();

Example:

GeeksforGeeks
GeeksforGeeks
GeeksforGeeks
GeeksforGeeks
GeeksforGeeks
The Execution time of the program is 37ms

Method 2: Using the GetTimestamp() method 

We can also find the execution time of the code using the GetTimestamp() method. This method is quite helpful for finding the number of ticks for a duration in the timer mechanism. We can use the high-resolution performance counter of the Stopwatch class to get the current value of that counter. We can use the system timer also to get the current DateTime.Ticks property of the DateTime.UtcNow instance. Its return type is a long integer that represents the tick counter value of the timer mechanism.

Syntax:

public static long GetTimestamp ();

Example:

GeeksforGeeks
GeeksforGeeks
GeeksforGeeks
GeeksforGeeks
GeeksforGeeks
Elapsed Time is 343095 ticks

Method 3: Using DateTime.Now property

We can calculate the execution time of the code using the DateTime.Now property. This property is quite helpful to get a DateTime object that is initially marked with the current date and time on the device (as the local time). The property value of this method is DateTime which is an object whose value is current local data and time. The Now property returns a DateTime value which depicts the current date and time on the device or computer. This is defined under the System namespace.

Syntax:

public static DateTime Now { get; }

Example:

Output:

GeeksforGeeks
GeeksforGeeks
GeeksforGeeks
GeeksforGeeks
GeeksforGeeks
The execution time of the program is 176.095 ms