使用std :: chrono :: steady_clock在线程/异步中对代码进行基准测试

Question

假设我有很多要在多个线程中运行的计算（以及基准CPU时间）。 作为玩具示例：

#include <chrono>
#include <future>
#include <iostream>
#include <vector>


using unit_t = std::chrono::nanoseconds;

unit_t::rep expensive_computation() {
    auto start = std::chrono::steady_clock::now();
    // Something time-consuming here...
    auto end = std::chrono::steady_clock::now();

    auto duration = std::chrono::duration_cast<unit_t>(end - start).count();

    return duration;
}

int main() {
    std::vector<std::future<unit_t::rep>> computations;

    for (int i = 0; i < 100; i++) {
        computations.push_back(std::async(expensive_computation));
    }

    for (size_t i = 0; i < computations.size(); i++) {
        auto duration = computations[i].get();
        std::cout << "#" << i << " took " << duration << "ns" << std::endl;
    }
}

我担心的是，由于steady_clock在各个线程steady_clock是蒙脱的，因此每个进程而不是每个线程的底层时钟滴答声（如果计划了任何线程，则所有线程的时钟滴答声）。 这意味着如果一个线程正在睡眠，则steady_clock仍会为其计时，并且该时间将错误地包含在该线程的duration中。 我的怀疑正确吗？ 还是steady_clock仅在线程内的线程CPU时间上打勾？

换句话说，这种方法是独立计时大量计算的安全方法吗（这样一个线程上没有CPU时间会影响另一个线程的duration ）？ 还是我需要为每个计算剥离单独的进程，以使只有在运行/计划计算时才使steady_clock ？

编辑：我还认识到，将线程多于内核可能是解决此问题的低效方法（尽管我并不特别在乎计算吞吐量；而且，我只希望它们作为一个整体在最快的时间内完成） 。 我怀疑在实践中，我需要维护一个正在运行的线程的恒定常量列表（例如，限制在内核数量之内），并且只有在内核可用时才开始新的计算。 但是，这不应该影响我上面所关心的时间； 它只影响挂钟时间。

Answer 1

该标准指定了steady_clock模型的物理时间（而不是CPU时间）。

从[time.clock.steady]开始：

steady_clock类的steady_clock表示以下时钟：对于它们的时钟，time_point的值从不随物理时间的增长而减小，并且针对它们的time_point值相对于实时以稳定的速率增长。 即，时钟可能无法调整。

话虽这么说，实现如何很好地模拟物理时间是QOI问题。 不过，您的代码对我来说还不错。

如果您的实验不能令人满意， <chrono>客户端也可以编写自己的自定义时钟，这些时钟在<chrono>库中具有一流的状态。

Answer 2

这意味着如果一个线程正在睡眠，则steady_clock仍会为其计时，并且该时间将错误地包含在该线程的持续时间中。

不过，这并不是错误的 ，正如该标准为类std::chrono::steady_clock指定的std::chrono::steady_clock ，它测量物理时间，而不是CPU时间或任何其他时间。 参见[time.clock.steady]下的内容 ：

steady_clock类的steady_clock表示以下时钟：对于它们的时钟， time_point值永远不会随着物理时间的time_point而减少，并且对于它们的time_point值相对于实时以稳定的速率增长...

就是说，您的代码看起来不错，因为它将为您提供每个线程运行所测量的时间。 您是否有理由在这里测量CPU时间？ 如果是这样，请在评论中让我知道。