1. 背景
近日做程序優化任務，代碼不長，時間測試起來需要在for循環里加，破壞了程序執行的流水線，導致時間不準。網上查看了些相關資料，學到了一些東西，雖然對本任務沒用，但對於程序/進程執行時間可加深理解。
首先，需要明白的是：
我們平時常用的測量運行時間的方法並不是那麼精確的，換句話說，想精確獲取程序運行時間並不是那麼容易的。也許你會想，程序不就是一條條指令麼，每一條指令序列都有固定執行時間，爲什麼不好算？真實情況下，我們的計算機並不是只運行一個程序的，進程切換，各種中斷，共享的多用戶，網絡流量，高速緩存的訪問，轉移預測等，都會對計時產生影響。
這個是比較好理解的，通常實際中跑程序跑幾次，每次的時間是略有差異的。那麼程序的運行時間究竟是怎樣的呢？
2. 執行時間
2.1 構成
程序運行時是以進程的形式，因此討論是在進程層面。
真實時間：進程從開始執行到最後結束的時間，包括阻塞 + 就緒 + 運行的時間。稱爲 wall clock time/牆上時鐘時間/elpapsed time，是我們跑程序實際等待的時間；
系統cpu時間：用戶進程獲得CPU資源後，在內核態的執行時間，如write，read等系統調用；
用戶cpu時間：用戶進程獲得CPU資源後，在用戶態執行的時間，主要是我們自己編寫的代碼；
其中可大致認爲：
真實時間 = 阻塞時間 + 就緒時間 ＋CPU運行時間
CPU運行時間 = 用戶CPU時間 + 系統CPU時間
之所以說大致可以認爲，是因爲時間測試中方法不能做到十分精確，但主要因素就是這幾個。
2.2 如何獲取時間
2.2.1 clock()函數
作用：獲取CPU運行時間（用戶CPU時間 + 系統CPU時間），程序中常用前後2次差值來獲取時間。
差值表示該進程經過了多少個clock。1個clock是1個計時基本單元。注意其不是cpu cycle（1/主頻）。在Hi3559開發板上是1000000個clock/秒，即1us/clock。各平臺因編譯器不同而不同。出於平臺移植性，使用宏CLOCKS_PER_SEC獲取該值並參與時間的計算。
// 計算進程運行時間，單位:s
clock_t t1 = clock();
proc();
clock_t t2 = clock();
TotalTime = (double)(t2 - t1) / CLOCKS_PER_SEC;2.2.2 gettimeofday()函數
作用：獲取真實時間（us），目前項目中測試時間用的是該函數。
struct timeval start, end;
long long proc_time;
gettimeofday(&start, NULL);
proc();
gettimeofday(&end, NULL);
proc_time = (end.tv_sec - start.tv_sec) * 10E6 + (end.tv_usec - start.tv_usec);
printf("%lld us", proc_time);ps：如何判斷獲取的是真實時間還是CPU時間？
在兩次取時間中間加各sleep(5)，如果差值時間增加了5s，則是真實時間，反之若差別很小則是CPU時間。因爲sleep的功能是把當前進程掛起，此時CPU幹別的事了。
2.2.3 time命令
運行程序時，shell中採用：
# time ./test_exe
real 0m 5.69s
user 0m 0.08s
sys 0m 0.61s即可打印出該程序的真實時間、CPU用戶時間、CPU系統時間。上述如果用clock統計，則測試的是後兩者之和real=user+sys=0.69s，它不會把掛起的5s算進去。若用gettimeofday統計，則測試的是真實時間。
2.2.4 times()函數
clock()函數和gettimeofday()函數均不能區分CPU用戶時間和系統時間。time命令雖然可以區分CPU用戶時間和系統時間，但是從程序整體層面統計的。若我們想獲取程序中某一段代碼的CPU用戶時間和系統時間，如何處理？採用times()函數即可。
note：times函數獲取的是進程CPU時間（CPU用戶時間、CPU系統時間）自進程run後發生的tick數，所謂的滴答，CPU的一個基本計時單位，宏定義_SC_CLK_TCK表示1s包含的滴答數，在Hi3559開發板上測試100個tick/秒，即10ms/tick。
// 包含頭文件
#include<sys/times>
// 函數原型
clock_t times(struct tms * buf);
// 數據結構
struct tms {
clock_t tms_utime; /* user time */
clock_t tms_stime; /* system time */
clock_t tms_cutime; /* user time of children */
clock_t tms_cstime; /* system time of children */
};
struct tms start, end;
if (times(&start) == -1)
err_exit("times error");
proc();
if (times(&end) == -1)
err_exit("times error");
int tick_per_sec = sysconf(_SC_CLK_TCK);
printf("user time: %d s\n", (end.tms_utime - start.tms_utime) / (tick_per_sec));
printf("syst time: %d s\n", (end.tms_stime - start.tms_stime) / (tick_per_sec));note：linux中clock函數並不能統計子進程的時間，而times函數是可以獲取子進程時間的。struct tms 的最後兩個成員變量tms_cutime和tms_cstime是用來記錄子進程（們）的system cpu time 和 user cpu time，其值是在父進程中執行wait 或 waitpid 時開始記錄，等到wait返回後停止記錄。
時間構成討論
1、2.1節中時間構成是在單核情況下討論，真實時間通常大於CPU時間（CPU用戶時間 + CPU系統時間），因爲存在進程切換等諸多複雜開銷。
2、多核情況下帶來了困擾，使這個問題不好討論。比如兩個CPU並行做proc，則CPU時間之和可能會大於真實時間。
3、瞭解了上述時間測試的內容，可以幫助我們在實際測試中選擇最合適的方法，雖然它不是如此精確，但主要問題還是可以抓住，爲我們提供有效的時間參考。
參考
[1] https://www.cnblogs.com/wfwenchao/p/5195022.html
[2] https://blog.csdn.net/youjun9007228198/article/details/26090423