如何对 C++ 函数性能进行基准测试？

为 C++ 函数进行基准测试，可采取以下步骤：使用计时工具（如 std::chrono 库）测量执行时间。编写基准测试函数以执行代码并返回执行时间。利用基准测试库获取高级功能，如统计收集和比较。

如何对 C++ 函数性能进行基准测试

基准测试是测量代码性能并比较不同实现的一种重要技术。在 C++ 中，我们可以通过以下方法对函数性能进行基准测试：

1. 使用计时工具

C++ 提供了 std::chrono 库，其中包含用于衡量时间的类。我们可以使用 std::chrono::high_resolution_clock 获取高精度计时：

#include <chrono>

using namespace std::chrono;

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

2. 编写基准测试函数

编写一个函数来执行要测试的代码并返回执行时间：

#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. 使用基准测试库

还有各种 C++ 基准测试库可供使用，它们提供更高级的功能，如统计收集和比较。以下是一些流行的库：

• [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)

实战案例：

假设我们要基准测试一个查找给定数组中元素的函数 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;
}