C++ 比较算法'；执行时间：为什么执行顺序很重要？

每当我尝试比较两种竞争算法的执行时间时（使用C++），我都会使用以前在这个问题中建议的

std:：chrono

：

然而，我总是注意到，被比较的算法的执行顺序会显著影响执行时间。它甚至经常改变哪种竞争算法被认为是最快的。例如，假设我有两个算法

algo1

和

algo2

我的意思是下面的代码：

std::chrono::high_resolution_clock::time_point start0, start1;
std::chrono::high_resolution_clock::time_point end0, end1;

start1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
algo1();
end1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();

start2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
algo2();
end2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();

auto time_elapsed1 = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(end1 - start1).count();
auto time_elapsed2 = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(end2 - start2).count();

std::chrono::high_resolution_clock::time_point start0, start1;
std::chrono::high_resolution_clock::time_point end0, end1;

start2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
algo2();
end2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();

start1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
algo1();
end1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();

auto time_elapsed1 = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(end1 - start1).count();
auto time_elapsed2 = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(end2 - start2).count();

std:：chrono:：高分辨率时钟：：时间点开始0，开始1；
std:：chrono:：高分辨率时钟：：时间点end0，end1；
start1=std:：chrono:：高分辨率时钟：：now（）；
algo1（）；
end1=std:：chrono:：高分辨率时钟：：现在（）；
start2=std:：chrono:：高分辨率时钟：：now（）；
algo2（）；
end2=std:：chrono:：高分辨率时钟：：now（）；
自动时间延迟1=std:：chrono:：duration_cast（end1-start1）.count（）；
自动计时2=std:：chrono:：duration_cast（end2-start2）.count（）；

给出与以下代码不同的结果：

std::chrono::high_resolution_clock::time_point start0, start1;
std::chrono::high_resolution_clock::time_point end0, end1;

start1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
algo1();
end1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();

start2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
algo2();
end2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();

auto time_elapsed1 = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(end1 - start1).count();
auto time_elapsed2 = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(end2 - start2).count();

std::chrono::high_resolution_clock::time_point start0, start1;
std::chrono::high_resolution_clock::time_point end0, end1;

start2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
algo2();
end2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();

start1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
algo1();
end1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();

auto time_elapsed1 = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(end1 - start1).count();
auto time_elapsed2 = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(end2 - start2).count();

std:：chrono:：高分辨率时钟：：时间点开始0，开始1；
std:：chrono:：高分辨率时钟：：时间点end0，end1；
start2=std:：chrono:：高分辨率时钟：：now（）；
algo2（）；
end2=std:：chrono:：高分辨率时钟：：now（）；
start1=std:：chrono:：高分辨率时钟：：now（）；
algo1（）；
end1=std:：chrono:：高分辨率时钟：：现在（）；
自动时间延迟1=std:：chrono:：duration_cast（end1-start1）.count（）；
自动计时2=std:：chrono:：duration_cast（end2-start2）.count（）；

对于我想比较的几乎所有算法1和2

因此，我的问题有两个方面：1）为什么会这样，即为什么顺序很重要？2） 是否有更好的方法来比较两种算法的执行时间，即如何进行更好、更准确的比较

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PS：当然，我总是在所有编译器的优化都打开的情况下进行测试。

这很可能是由于缓存

通过多次运行相同的算法，可以轻松验证缓存的效果。您可能会注意到，第一次执行所花费的时间比后续执行所花费的时间要长得多

当我不得不为我的博士论文比较两个算法时，我一行执行了10次每一个算法，丢弃了第一个结果，然后平均了剩余的9个结果，这9个结果非常一致

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第一个被丢弃的结果是否重要是有争议的，但对我来说并不重要，因为我更感兴趣的是比较两个算法的相对性能（因此寻找每个算法的一致运行时间）而不是测量缓存的影响或在不同情况下每个算法的绝对性能。

您需要多次运行该算法并获得平均值。某些东西可能会加载到缓存中，从而影响后续的运行。您必须确保算法运行足够长的时间，以获得有意义的时间间隔。因此，需要注意的是数据的缓存。尝试连续两次运行每个algo（），第二次运行计时。我假设您的函数有明显的副作用。否则，它们可能会被完全优化掉。另外，正如@NathanOliver所说，将每个算法运行数千次/百万次，得到平均值/平均值。基准测试异常困难；）@JesperJuhl可能是一个好的基准测试产生硬数字的原因。对我来说，诀窍就是你的建议：不仅要多次运行算法，还要丢弃初始值。更精确-可以针对任何分析问题进行验证，这些问题的实际解是事先已知的。谢谢