1、简介

我们写一个测试程序，来测试下我们的电脑一秒钟可以打印出多少数字。思路很简单，我们只需要利用alarm函数定时1s。然后在while(1)中不断打印变量值就好。

2、代码实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>


int main()
{   
    alarm(1); //定时1s
    int i = 0;
    while(1)
    {
        printf("%d\n",i++);
    }
    return 0;
}

这个例子很简单，但是也有很多细节值得我们关注。

3、损耗时间

我们不妨用time来查看下该程序的执行时间：

我们可以发现，这段程序的实际用时为1.003s。但是用户区+内核区的时间为0.061+0.448=0.509s。实际的损耗时间为0.494s。
那么损耗时间究竟损耗在哪儿了呢？其实是损耗在内核区与用户区的频繁切换上了。

程序实际执行时间 = 系统时间 + 用户时间 + 损耗时间

4、printf函数

要想搞明白其时间损耗的本质，我们首先要弄清楚这个printf函数。关于printf函数，我们要知道：

• 调用printf函数是会引起用户区到内核区的切换的；————>因为printf函数是库函数，而且屏幕其实也是文件（linux下一切皆文件），所以printf把数据打印在屏幕上是写文件的过程，底层会调用write函数，每一次printf，都会从用户空间到内核空间的一个切换(或者是用户态到内核态的一个切换)，这个是有开销的。
• printf()会把数据先存入缓冲区，然后再打印到屏幕上;

缓冲区什么时候会刷新呢？
（1）缓冲区满
（2）程序结束
（3）强制刷新缓冲区，方法有：\n fflush(stdout);

所以上述程序之所以损耗时间那么久，原因我们就知道了。由于每次打印一个数字都调用\n刷新缓冲区，所以每次打印都会引起用户区到内核区的切换，频繁的切换损耗了程序大量的时间。

5、优化

程序运行时间的瓶颈在于IO，所以我们首选优化IO来优化我们的程序，我们可以不刷新缓冲区，等到缓冲区满再写，所以我们可以用文件重定向，由于文件操作是带缓冲的，所以涉及到用户区到内核区的切换频率大大减少。从而使损耗降低。