我正在编写一个函数来获取调用特定的时钟的平均值void (*)(void)
aka void -> void
运行特定次数。
我担心如果样本量太大,观察值的总和会溢出并使平均值无效。
是否有一种标准方法可以消除此类问题中总和溢出的可能性?
注意:我知道这个例子太天真,无法得出有关性能的任何结论;我感兴趣的是消除总和溢出的可能性,而不是得出任何性能方面的结论。
注2:我也理解64位无符号数实际上不会溢出,除非程序运行数百年,但我很好奇是否也可以消除这个假设。
这是我的独立代码:
#include <Windows.h>
#include <stdio.h>
/**
* i want to parametrize the type which is used to store sample size
* to see whether it impacts performance
*/
template <typename sampleunit_t>
static inline ULONGLONG AveragePerformanceClocks (void (*f)(), sampleunit_t nSamples)
{
ULONGLONG sum;
sampleunit_t i;
sum = 0;
for (i = 0; i < nSamples; ++i) {
LARGE_INTEGER t1;
LARGE_INTEGER t2;
ULONGLONG dt;
QueryPerformanceCounter(&t1);
f();
QueryPerformanceCounter(&t2);
dt = t2.QuadPart - t1.QuadPart;
// sum may possibly overflow if program runs long enough with
// a large enough nSamples
sum += dt;
}
return (ULONGLONG)(sum / nSamples);
}
/* a cdecl callback that consumes time */
static void test1()
{
// don't optimize
volatile int i;
for (i = 0; i < 10000; ++i) {
}
}
int main(int argc, char **argv)
{
ULONGLONG avg;
avg = AveragePerformanceClocks<BYTE>(test1, 255);
printf("average clocks(truncated): %llu.\n", avg);
avg = AveragePerformanceClocks<WORD>(test1, 255);
printf("average clocks(truncated): %llu.\n", avg);
avg = AveragePerformanceClocks<DWORD>(test1, 255);
printf("average clocks(truncated): %llu.\n", avg);
avg = AveragePerformanceClocks<ULONGLONG>(test1, 255);
printf("average clocks(truncated): %llu.\n", avg);
system("pause");
return 0;
}
前 n 个元素的平均值为
SUM
Average = ---
n
下一个元素 Mi 是
(SUM + Mi)
Average2 = ----------
n + 1
因此,给定当前平均值,可以使用新读数找到下一个平均值。
(Average * n + Mi )
Average2 = -------------------
n + 1
然后可以将其更改为不增加的方程
n Mi
Average2 = Average * ----- + -----
n + 1 n + 1
在计时实践中,时间的大小将适合计算机的数据类型。
正如所指出的,这需要使用浮点表示,虽然不会因溢出而失败,但在以下情况下仍然可能失败n/(n+1)
小于浮点小数部分的精度。
Update
From 增量平均
有更好的重组。
Mi - Average
Average2 = Average + -------------
n + 1
这是更好的,因为它只有一个部门。
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