使用 C++14 lambda 测量任意函数的执行时间

Question

我对 Scott Meyer 的书“Effective Modern C++”的第 24 条感到很兴奋。他提到了编写 C++14 lambda 来记录任意函数调用所用时间的可能性。

我还处于学习 C++14 特性的早期阶段。我的尝试（Main.cpp）看起来像这样测量成员函数调用的时间：

#include <chrono>
#include <iostream>

auto measure = [](auto&& function, auto&&... parameters) -> decltype(function)
{
    const std::chrono::steady_clock::time_point startTimePoint =
    std::chrono::steady_clock::now();

    const auto returnValue = std::forward<decltype(function)>(function)(
            std::forward<decltype(parameters)>(parameters)...);

    const std::chrono::steady_clock::time_point stopTimePoint =
    std::chrono::steady_clock::now();

    const std::chrono::duration<double> timeSpan = std::chrono::duration_cast<
    std::chrono::duration<double>>(stopTimePoint - startTimePoint);

    std::cout << "Computation took " << timeSpan.count()
    << " seconds." << std::endl;

    return returnValue;
};

class Test
{
public:

    int computation(double dummy)
    {
        std::cout << "Received " << dummy << ". Computing..." << std::endl;

        return 123;
    }
};

int main(int, char**)
{
    Test instance;

    using Function = int (Test::*)(double);
    Function function = instance.computation;

    int result = measure(function, 1.0);

    std::cout << "Result: " << result << std::endl;

    return 0;
}

我收到以下编译错误：

..\src\Main.cpp: In function 'int main(int, char**)':
..\src\Main.cpp:43:36: error: cannot convert 'int (Test::*)(double)' to 'int' in initialization
    int result = measure(function, 1.0);
                                                                        ^
..\src\Main.cpp: In instantiation of '<lambda(auto:1&&, auto:2&& ...)> [with auto:1 = int (Test::*&)(double); auto:2 = {double}; decltype (function) = int (Test::*&)(double)]':
..\src\Main.cpp:43:36:   required from here
..\src\Main.cpp:9:69: error: must use '.*' or '->*' to call pointer-to-member function in 'std::forward<int (Test::*&)(double)>((* & function)) (...)', e.g. '(... ->* std::forward<int (Test::*&)(double)>((* & function))) (...)'
    const auto returnValue = std::forward<decltype(function)>(function)(
                                                     ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~^
        std::forward<decltype(parameters)>(parameters)...);
        ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~                

显然我做错了，但我不知道如何正确地做。有谁能够帮助我？非常感谢！

Answer 1

有两种方法可以完成此任务。

1. 接受一个函数（或函数对象），返回一个修改后的函数，该函数执行与原始函数相同的操作，并测量时间。返回的对象类型不能与接受的参数类型相同。它必须是 lambda（或自定义类类型，但 lambda 更简单）。实际测量是在调用返回的对象时执行的。使用语法示例：

   result = measure(foo)(param1, param2);  // variant 1
   auto measured_foo = measure(foo);
   result = measured_foo(param1, param2);  // variant 2
   

2. 接受一个函数（或函数对象）及其参数，调用它并执行测量。返回类型是原始函数的返回类型。使用语法示例：

   result = measure(foo, param1, param2);
   

您measure最接近第二个变体，唯一的问题是声明。这是正确的：

auto measure = [](auto&& function, auto&&... parameters) -> decltype(auto)

准确地说，这并不是唯一的错误。如果测量的函数返回引用，则返回类型将是错误的。要解决此问题，请更换

const auto returnValue = ...

和

decltype(auto) returnValue = ...

在 lambda 的体内

您的程序（但不是其本身）的另一件事measure是您尝试使用成员函数的方式。

Function function = instance.computation;

这根本行不通。使用 lambda 或std::bind创建绑定成员函数。stackoverflow 上有无数关于正确方法的问题（以及很好的答案）。

现场演示（通过参考返回工作）。

如果您想要第一种创建测量函数的方法，请执行以下操作：

auto measure = [](auto&& function) -> decltype(auto)
{
    return [=](auto&&... parameters) mutable -> decltype(auto) {

        const std::chrono::steady_clock::time_point startTimePoint = 
            std::chrono::steady_clock::now();

        decltype(auto) result = function(std::forward<decltype(parameters)>(parameters)...);

        const std::chrono::steady_clock::time_point stopTimePoint =
            std::chrono::steady_clock::now();

        const std::chrono::duration<double> timeSpan = std::chrono::duration_cast<
        std::chrono::duration<double>>(stopTimePoint - startTimePoint);

        std::cout << "Computation took " << timeSpan.count()
                << " seconds." << std::endl;

        return result;
    };
};

现场演示（通过引用返回）。

特别注意宗教用途decltype(auto)。也在mutable第二个版本中。