C++のclock()関数を使って処理時間を計測する方法

この記事では、C++におけるclock()関数の使い方について解説します。clock()関数は、time.hまたはctimeヘッダーファイルで定義されており、プログラムの処理にかかった経過時間を計測する際に活用できます。

経過時間を求めるには、処理の開始時点と終了時点でそれぞれclock()を呼び出して時刻を取得し、その差分を計算します。その後、差分をCLOCKS_PER_SEC(1秒あたりのクロックティック数)で割ることで、実際のプロセッサ時間(秒単位)を求めることができます。

サンプルコード

以下の例では、ユーザーがEnterキーを押すまでの時間をclock()を使って計測します。

#include <iostream>
#include <ctime>
using namespace std;
void take_enter() {
    cout << "Press enter to stop the counter" << endl;
    while(1) {
        if (getchar())
        break;
    }
}
main() {
    // take_enter()にかかった時間を計算
    clock_t t;
    t = clock();
    cout << "Timer starts\n";
    take_enter();
    cout << "Timer ends \n";
    t = clock() - t;
    double time_taken = ((double)t)/CLOCKS_PER_SEC; // 経過時間を計算
    cout << "The program took "<< time_taken <<" seconds to execute";
}

実行結果

Timer starts
Press enter to stop the counter
Timer ends
The program took 3.546 seconds to execute

使用時の注意点

clock()関数を利用する際には、以下の点に注意が必要です。

• プロセッサ時間の計測: clock()が返すのはCPUが処理に費やした時間(プロセッサ時間)であり、実際の経過時間(ウォールクロック時間)とは必ずしも一致しません。入力待ちなどCPUがアイドル状態の時間は計測に含まれない場合があります。
• マルチスレッド環境: マルチスレッドプログラムでは、全スレッドの処理時間が合算されて返されることがあります。
• より高精度な計測: ナノ秒単位の高精度な計測や、実経過時間の計測が必要な場合は、C++11以降で利用可能なstd::chronoライブラリ(std::chrono::high_resolution_clockやstd::chrono::steady_clockなど)の使用を検討しましょう。

このように、clock()関数は手軽に処理時間の概算を求められる便利な関数です。ベンチマークやパフォーマンス測定の入門として、まずはこの方法から試してみるのがおすすめです。