Windows中的C++高精度时间测量

Question

我有兴趣在Windows中使用C++测量一个特定的时间点到纳秒.这可能吗？如果不是,是否有可能至少以微秒为单位获得特定时间？任何库都应该这样做,除非我认为托管代码是可能的.谢谢

Answer 1

如果在多核计算机上运行的线程应用程序QueryPerformanceCounter可以(并且将)根据代码执行的核心返回不同的值.请参阅 此 MSDN文章.(rdtsc有同样的问题)

这不仅仅是一个理论问题; 我们用我们的应用程序遇到它并且必须得出结论,唯一可靠的时间源timeGetTime只有ms精度(幸运的是在我们的情况下是足够的).我们还尝试为我们的线程修复线程亲和性,以保证每个线程始终从中获得一致的值QueryPerformanceCounter,但是它确实有效,但它绝对杀死了应用程序中的性能.

总而言之,Windows上没有一个可靠的计时器,可用于以微秒精度计时(至少在多核计算机上运行时).

Answer 2

Windows有一个高性能的计数器API.

您需要获取刻度形式QueryPerformanceCounter并除以处理器的频率QueryPerformanceFrequency.

LARGE_INTEGER frequency;
if (::QueryPerformanceFrequency(&frequency) == FALSE)
    throw "foo";

LARGE_INTEGER start;
if (::QueryPerformanceCounter(&start) == FALSE)
    throw "foo";

// Calculation.


LARGE_INTEGER end;
if (::QueryPerformanceCounter(&end) == FALSE)
    throw "foo";

double interval = static_cast<double>(end.QuadPart - start.QuadPart) / frequency.QuadPart;

这interval应该是几秒钟.

Answer 3

对于将来参考,对于Windows Vista,2008及更高版本,Windows需要硬件支持"HPET".它独立于CPU及其时钟和频率运行.有可能获得精度达到亚微秒的时间.

为了实现这一点,您需要使用QPC/QPF.问题是QPF(频率)是NOMINAL值,因此使用原始调用将导致时间漂移超过每天几分钟.为了达到这个目的,您必须测量实际频率并检查其随时间的漂移,因为热量和其他物理操作条件会影响它.

可以在此链接上的MSDN(大约2004年!)上找到描述此内容的文章. http://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/cc163996.aspx

我自己实现了类似的东西(今天刚刚找到了上面的链接!)但是不想使用"微秒时间",因为与其他Windows调用(如GetSystemTimeAsFileTime)相比,QPC调用本身相当冗长,并且同步会增加更多开销.所以我更喜欢使用毫秒时间戳(比使用QPC少约70%的通话时间),特别是当我试图每秒钟数十万次时.

Answer 4

最好的选择是功能QueryPerformanceCounter和QueryPerformanceFrequency.

Microsoft最近(2014年)发布了有关QueryPerformanceCounter的更多详细信息:

有关详细信息,请参阅获取高分辨率时间戳(MSDN 2014).

这是一篇包含大量示例和详细说明的综合性文章.必须为QPC用户阅读.

Answer 5

我认为微秒有点不合理（没有硬件帮助）。毫秒是可行的，但即使如此，由于各种邪恶的计数器分辨率问题，也不是那么准确。无论如何，我包括我自己的计时器类（基于 std::chrono）供您考虑：

#include <type_traits>
#include <chrono>


class Stopwatch final
{
public:

    using elapsed_resolution = std::chrono::milliseconds;

    Stopwatch()
    {
        Reset();
    }

    void Reset()
    {
        reset_time = clock.now();
    }

    elapsed_resolution Elapsed()
    {
        return std::chrono::duration_cast<elapsed_resolution>(clock.now() - reset_time);
    }

private:

    std::chrono::high_resolution_clock clock;
    std::chrono::high_resolution_clock::time_point reset_time;
};

请注意，在 Windows std::chrono::high_resolution_clock 上，底层使用的是 QueryPerformanceCounter，因此它是相同的但可移植。