自制性能测试类

自制性能测试类

赵湘宁

商业软件包往往价格昂贵，并且需要一个过程之后才能有效地使用它们。针对这一点，本文拟实现一个简单有效的类，它能自动计算并报告函数、循环和代码块执行的时间。 自动化与简易性设计 利用类对象构造函数和析构函数的执行特性（它们分别在声明和销毁时执行），性能测试类的计时是在构造函数开始的，计算与报告某个操作的执行时间是在析构函数中进行的。测试仪提供毫秒级的结果。实现过程中将使用clock()返回程序开始后的处理器时钟时间（与平台相关的时间单位）。宏CLK_TCK表示特定机器每秒时钟数。 性能测试类定义如下: #include <time.h> class stopwatch { public: stopwatch() : start(clock()){} //开始计时 ~stopwatch(); private: clock_t start; }; 构造函数将成员start初始化为当前的时钟。除了析构函数外没有定义其它的成员函数。析构函数再次调用clock()，计算构造对象后经过的时间并显示结果： #include <iostream> using namespace std; stopwatch::~stopwatch() { clock_t total = clock()-start; //获得所用时间 cout<<"此操作所用时间: "<<total<<endl; cout< <"转换成秒数: "<< double(total/CLK_TCK) <<endl; } 注意clock_t和CLK_TCK是整数。因此在进行除法操作前必须将它们转换成double类型。为了延时屏幕输出，在析构函数中可以加上下列代码： char dummy; cin >>dummy; //延时屏幕输出 另外也可以将不同性能侧面的结果写入性能日志文件。 用所创建的类测试性能 为了对代码块进行测试，先在代码块的开始创建一个本地类实例，假设要测试的代码是下列循环： string *pstr[5000]; //指针数组 for (int i=0;i<5000;i++) { pstr[i] = new string; } 此循环在堆中分配5000个串对象。 用大括弧将上面的代码块括起来并在代码块开始声明类对象实例： { stopwatch watch; // 开始计时 string *pstr[5000]; for (int i=0;i<5000;i++) { pstr[i] = new string; } } // 摧毁计时器并报告结果 根据上面的代码段，当代码开始执行时，计时也开始，当代码退出时，析构函数便显示结果： 此操作所用时间: 27 转换成秒数: 0.027 循环在运行这段代码的机器上耗时27毫秒。现在对上面的代码段稍做改动，使用栈动态分配内存会得到什么样的性能数据呢？ { stopwatch watch; for (int i=0;i<5000;i++) { string s;//创建并销毁本地的自动创建的串 } } 这段代码运行结果为： 此操作所用时间: 14 转换成秒数: 0.014 可以看出，用栈代替堆分配内存速度提高了50%。而且使用堆内存的代码还不包括销毁5000个串所用的时间。使用栈内存的代码不存在这个问题。由此很容易看出性能差别。 另外，使用堆内存的代码还有5000个赋值操作： pstr[i] = new string; 将代码改动一下： { stopwatch watch; for (int i=0;i<5000;i++) { new string; // 不用赋值的堆内存分配 } } 通常的代码是不能这样写的-原因是这样的代码造成严重的内存溢出。但它把分配操作与其它的变量隔离开了。这段代码不是以赋值方式进行堆内存分配，这是性能调整时常用的方法，其运行结果如下： 此操作所用时间: 27 转换成秒数: 0.027 也就是说赋值不影响性能。 性能测试常常需要一些技术实践。开发人员的直觉常会令人误入歧途-直观上开销很大的操作往往对性能影响不大，而一些表面上无所谓的操作象动态内存分配证明了在内存开销上对CPU的依赖。所以说如果没有可靠的性能测试作为手段，我们是很难发现性能事实的。