如果你正在尋找一款c++性能測(cè)試工具，那么這篇文章是不容錯(cuò)過(guò)的。
市面上的benchmark工具或多或少存在一些使用上的不便，那么是否存在一個(gè)使用簡(jiǎn)便又功能強(qiáng)大的性能測(cè)試工具呢？答案是google/benchmark坐桩。
google/benchmark是一個(gè)由Google開(kāi)發(fā)的基于googletest框架的c++ benchmark工具，它易于安裝和使用封锉，并提供了全面的性能測(cè)試接口绵跷。
下面我將介紹google/benchmark的安裝并用一個(gè)簡(jiǎn)短的例子介紹它的簡(jiǎn)單使用膘螟。
安裝google/benchmark
google/benchmark基于c++11標(biāo)準(zhǔn)和googletest框架，所以安裝前需要先做一些準(zhǔn)備工作碾局。
首先是安裝g++和cmake荆残。
Debian/Ubuntu:
sudo apt install g++ cmake
Arch Linux/Manjaro Linux:
sudo pacman -s g++ cmake
確保你的g++版本在5.0以上，否則可能不能很好地支持c++11的某些特性净当。
小編是一個(gè)有著6年工作經(jīng)驗(yàn)的工程師内斯，關(guān)于C++，編程像啼，自己有做材料的整合俘闯，一個(gè)完整的C++編程學(xué)習(xí)路線(xiàn)，學(xué)習(xí)資料和工具忽冻，能夠進(jìn)我的群7253真朗，-91790收取，免費(fèi)送給大家僧诚，希望你也能憑著自己的努力遮婶，成為下一個(gè)優(yōu)秀的程序員
然后是googletest框架，你可以選擇單獨(dú)安裝湖笨，不過(guò)這里我選擇將其作為benchmark源碼樹(shù)的依賴(lài)而不單獨(dú)安裝它旗扑，因?yàn)閎enchmark在編譯安裝時(shí)需要googletest但是在使用時(shí)并不需要，為了篇幅我們選擇后者慈省。
準(zhǔn)備工作完成后選擇一個(gè)合適的目錄臀防，然后運(yùn)行下面的命令：
git clone https://github.com/google/benchmark.git
git clone https://github.com/google/googletest.git benchmark/googletest
mkdir build && cd build
cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=RELEASE ../benchmark
make -j4
# 如果想全局安裝就接著運(yùn)行下面的命令
sudo make install
頭文件會(huì)被安裝至/usr/local/include，庫(kù)文件會(huì)安裝至/usr/local/lib辫呻。
現(xiàn)在安裝完成了，我們來(lái)看看benchmark如何使用琼锋。
google/benchmark的簡(jiǎn)單使用
我們的例子將會(huì)對(duì)比三種訪(fǎng)問(wèn)std::array容器內(nèi)元素方法的性能放闺，進(jìn)而演示benchmark的使用方法。
先看代碼：
#include <benchmark/benchmark.h>
#include <array>
constexpr int len = 6;
// constexpr function具有inline屬性缕坎，你應(yīng)該把它放在頭文件中
constexpr auto my_pow(const int i)
{
return i * i;
}
// 使用operator[]讀取元素怖侦，依次存入1-6的平方
static void bench_array_operator(benchmark::State& state)
{
std::array<int, len> arr;
constexpr int i = 1;
for (auto _: state) {
arr[0] = my_pow(i);
arr[1] = my_pow(i+1);
arr[2] = my_pow(i+2);
arr[3] = my_pow(i+3);
arr[4] = my_pow(i+4);
arr[5] = my_pow(i+5);
}
}
BENCHMARK(bench_array_operator);
// 使用at()讀取元素，依次存入1-6的平方
static void bench_array_at(benchmark::State& state)
{
std::array<int, len> arr;
constexpr int i = 1;
for (auto _: state) {
arr.at(0) = my_pow(i);
arr.at(1) = my_pow(i+1);
arr.at(2) = my_pow(i+2);
arr.at(3) = my_pow(i+3);
arr.at(4) = my_pow(i+4);
arr.at(5) = my_pow(i+5);
}
}
BENCHMARK(bench_array_at);
// std::get<>(array)是一個(gè)constexpr function谜叹，它會(huì)返回容器內(nèi)元素的引用匾寝，并在編譯期檢查數(shù)組的索引是否正確
static void bench_array_get(benchmark::State& state)
{
std::array<int, len> arr;
constexpr int i = 1;
for (auto _: state) {
std::get<0>(arr) = my_pow(i);
std::get<1>(arr) = my_pow(i+1);
std::get<2>(arr) = my_pow(i+2);
std::get<3>(arr) = my_pow(i+3);
std::get<4>(arr) = my_pow(i+4);
std::get<5>(arr) = my_pow(i+5);
}
}
BENCHMARK(bench_array_get);
BENCHMARK_MAIN();
我們可以看到每一個(gè)benchmark測(cè)試用例都是一個(gè)類(lèi)型為std::function<void(benchmark::State&)>的函數(shù)，其中benchmark::State&負(fù)責(zé)測(cè)試的運(yùn)行及額外參數(shù)的傳遞荷腊。
隨后我們使用for (auto _: state) {}來(lái)運(yùn)行需要測(cè)試的內(nèi)容艳悔，state會(huì)選擇合適的次數(shù)來(lái)運(yùn)行循環(huán)，時(shí)間的計(jì)算從循環(huán)內(nèi)的語(yǔ)句開(kāi)始女仰，所以我們可以選擇像例子中一樣在for循環(huán)之外初始化測(cè)試環(huán)境猜年，然后在循環(huán)體內(nèi)編寫(xiě)需要測(cè)試的代碼抡锈。
測(cè)試用例編寫(xiě)完成后我們需要使用BENCHMARK(<function_name>);將我們的測(cè)試用例注冊(cè)進(jìn)benchmark，這樣程序運(yùn)行時(shí)才會(huì)執(zhí)行我們的測(cè)試乔外。
最后是用BENCHMARK_MAIN();替代直接編寫(xiě)的main函數(shù)床三，它會(huì)處理命令行參數(shù)并運(yùn)行所有注冊(cè)過(guò)的測(cè)試用例生成測(cè)試結(jié)果。
示例中大量使用了constexpt杨幼，這是為了能在編譯期計(jì)算出需要的數(shù)值避免對(duì)測(cè)試產(chǎn)生太多噪音撇簿。
然后我們編譯測(cè)試程序：
g++ -Wall -std=c++14 -pthread -lbenchmark benchmark_example.cpp
benchmark需要鏈接libbenchmark.so，所以需要指定-lbenchmark差购，此外還需要thread的支持四瘫，因?yàn)閘ibstdc++不提供thread的底層實(shí)現(xiàn)，我們需要pthread歹撒。另外不建議使用-lpthread莲组，官方表示會(huì)出現(xiàn)兼容問(wèn)題，在我這測(cè)試也會(huì)出現(xiàn)鏈接錯(cuò)誤暖夭。
編譯好程序后就可以運(yùn)行測(cè)試了：
顯示的警告信息表示在當(dāng)前系統(tǒng)環(huán)境有一些噪音（例如其他在運(yùn)行的程序）可能導(dǎo)致結(jié)果不太準(zhǔn)確锹杈，并不影響我們的測(cè)試。
測(cè)試結(jié)果與預(yù)期基本相符迈着，std::get最快竭望，at()最慢。
以上就是google/benchmark的安裝和簡(jiǎn)單使用裕菠，
