C++ RAII 風格效能計時器：自動化程式碼區塊執行時間測量

設計理念

利用 建構函數啟動計時、解構函數停止並報告 的 RAII 模式，實現零侵入式的程式碼區塊效能測量。無需手動配對 start/stop，離開作用域自動輸出結果，彈性支援函數、迴圈、任意區塊。

完整實作

#include 
#include 
#include 

class Stopwatch {
    std::clock_t start_;
    std::string  label_;
public:
    explicit Stopwatch(const std::string& label = "") : start_(std::clock()), label_(label) {}

    ~Stopwatch() {
        std::clock_t end = std::clock();
        double elapsed_ms = double(end - start_) * 1000.0 / CLOCKS_PER_SEC;
        std::cout << (label_.empty() ? "Operation" : label_)
                  << " took " << elapsed_ms << " ms" << std::endl;
    }

    // 禁止複製，避免雙重報告
    Stopwatch(const Stopwatch&) = delete;
    Stopwatch& operator=(const Stopwatch&) = delete;
};

// 使用範例
void demo() {
    {
        Stopwatch sw("Matrix multiplication");
        // ... 執行矩陣乘法 ...
    } // 自動輸出: "Matrix multiplication took 12.34 ms"

    {
        Stopwatch sw; // 無標籤
        for (int i = 0; i < 1000000; ++i) { /* ... */ }
    } // 自動輸出: "Operation took 5.67 ms"
}

進階版：支援高解析度與記錄器

#include 
#include 

class ScopedTimer {
    using Clock = std::chrono::high_resolution_clock;
    Clock::time_point start_;
    std::string label_;
    std::function logger_; // 自訂輸出

public:
    ScopedTimer(const std::string& label,
                std::function logger = nullptr)
        : start_(Clock::now()), label_(label),
          logger_(logger ? logger : [](const std::string& l, double ms) {
              std::cout << l << ": " << ms << " ms\n";
          }) {}

    ~ScopedTimer() {
        auto end = Clock::now();
        double ms = std::chrono::duration(end - start_).count();
        logger_(label_.empty() ? "ScopedTimer" : label_, ms);
    }

    ScopedTimer(const ScopedTimer&) = delete;
    ScopedTimer& operator=(const ScopedTimer&) = delete;
};

// 使用：記錄到檔案、發送到監控系統等
void advanced_demo() {
    ScopedTimer sw("DB query", [](const std::string& l, double ms) {
        // 寫入 log 檔或推送 metrics
        std::clog << "[PERF] " << l << " = " << ms << " ms" << std::endl;
    });
    // ... 執行查詢 ...
}

優缺點分析

對比：手動 clock() 呼叫

// 手動版 - 易遺漏、不例外安全
clock_t t1 = clock();
// ... code ...
clock_t t2 = clock();
std::cout << (t2-t1)*1000.0/CLOCKS_PER_SEC << " ms\n";

總結

Stopwatch/ScopedTimer 是 C++ 中實現「執行時間測量」最地道的方式：語意清晰、例外安全、零維護成本。專案中建議封裝為通用工具類，配合宏或 Lambda 進一步簡化呼叫端代碼。