獲取程序執行時間三部曲：掛鐘/用戶/系統時間的命令與API實現

一條命令搞定：time

$ time ./test
real    0m2.033s   # 掛鐘時間（壁鐘時間）
user    0m2.032s   # 用戶態 CPU 時間
sys     0m0.000s   # 內核態 CPU 時間

• real：從啟動到結束的流逝時間，含 I/O 等待、調度延遲。
• user：進程在用戶態佔用的 CPU 累計時間。
• sys：進程在內核態（系統調用）佔用的 CPU 累計時間。

代碼級嵌入：times() 系統調用

適用於無法使用外部 `time` 命令（如嵌入式、守護進程、自動化測試框架）的場景。

核心結構體

struct tms {
    clock_t tms_utime;   // 用戶態 CPU 時間
    clock_t tms_stime;   // 系統態 CPU 時間
    clock_t tms_cutime;  // 子進程用戶態時間
    clock_t tms_cstime;  // 子進程系統態時間
};

完整封裝示例

#include 
#include 
#include 

static struct tms tms_start, tms_end;
static clock_t c_start, c_end;

void debug_times_start(void) {
    memset(&tms_start, 0, sizeof(tms_start));
    memset(&tms_end, 0, sizeof(tms_end));
    c_start = times(&tms_start);  // 返回值為開機至今的嘀嗒數（掛鐘時間基準）
}

void debug_times_end(void) {
    c_end = times(&tms_end);
    printf("clock time: %ld, user/system cpu time: %ld/%ld\n",
           c_end - c_start,
           tms_end.tms_utime - tms_start.tms_utime,
           tms_end.tms_stime - tms_start.tms_stime);
}

關鍵細節

• times() 返回值單位為 嘀嗒（clock tick），非秒。轉秒需除以 sysconf(_SC_CLK_TCK)（通常 100 或 1000）。
• 掛鐘時間 c_end - c_start 受系統負載影響大，僅作參考；CPU 時間較能反映算法效率。
• 若需高精度（納秒級），可改用 clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, ...)（POSIX.1-2001）或 getrusage()（BSD 擴展，含頁錯誤、上下文切換等豐富統計）。

對比速查表

總結

按需選擇：命令行快跑用 `time`，自動化回歸集成用 `times()`/`getrusage()`，微基準測試用 `clock_gettime()`。記住 real ≠ user + sys，多核並行時 user+sys 甚至可超過 real。