如何對 C++ 函數效能進行基準測試？

為 C 函式進行基準測試，可採取下列步驟：使用計時工具（如 std::chrono 函式庫）測量執行時間。編寫基準測試函數以執行程式碼並傳回執行時間。利用基準測試庫取得進階功能，如統計收集和比較。

如何對C 函數效能進行基準測試

基準測試是測量程式碼效能並比較不同實作的重要技術。在C 中，我們可以透過以下方法對函數效能進行基準測試：

1. 使用計時工具

C 提供了std::chrono 庫，其中包含用於衡量時間的類別。我們可以使用std::chrono::high_resolution_clock 來取得高精確度計時：

#include <chrono>

using namespace std::chrono;

auto start = high_resolution_clock::now();
// 待测试代码
auto end = high_resolution_clock::now();

2. 寫基準測試函數

#寫一個函數來執行要測試的程式碼並傳回執行時間：

#include <chrono>

using namespace std::chrono;

double benchmark(int n) {
  auto start = high_resolution_clock::now();
  // 待测试代码
  auto end = high_resolution_clock::now();
  return duration_cast<duration<double>>(end - start).count();
}

3. 使用基準測試函式庫

還有各種C 基準測試函式庫可供使用，它們提供更高級的功能，如統計收集和比較。以下是一些受歡迎的函式庫：

• [benchmark](https://github.com/google/benchmark)
• [boost::benchmark](https://www .boost.org/doc/libs/1_65_1/libs/benchmark/doc/html/index.html)
• #[google-benchmark](https://github.com/google/benchmark)
• [Catch2](https://github.com/catchorg/Catch2)

#實戰案例：

假設我們要基準測試一個查找給定數組中元素的函數find_element():

#include <chrono>
#include <vector>

using namespace std::chrono;

double find_element_benchmark(size_t n) {
  // 生成一个包含 n 个元素的数组
  std::vector<int> arr(n, 0);
  
  // 查找一个不存在的元素
  auto start = high_resolution_clock::now();
  auto pos = std::find(arr.begin(), arr.end(), -1);
  auto end = high_resolution_clock::now();
  if (pos != arr.end()) return -1;  // 仅在元素找到时返回 -1

  return duration_cast<duration<double>>(end - start).count();
}

int main() {
  // 多次测试不同数组大小
  for (size_t n = 1000; n <= 1000000; n *= 10) {
    // 运行基准测试
    double time = find_element_benchmark(n);
    
    // 打印结果
    std::cout << "数组大小: " << n << "\t执行时间: " << time << " 秒" << std::endl;
  }

  return 0;
}

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