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。感谢

Answer 1

如果您在多核计算机上运行了线程应用程序QueryPerformanceCounter可以（并且将）返回不同的值，具体取决于代码执行的核心。请参阅this 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，唯一可靠的时间源是timeGetTime，它只有ms精度（幸运的是在我们的情况下已经足够了）。我们还尝试修复线程的线程亲和性，以保证每个线程始终从QueryPerformanceCounter获得一致的值，这有效，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不行）。

Answer 2

Windows有一个high-performance counter API。

您需要获取QueryPerformanceCounter的刻度并除以QueryPerformanceFrequency提供的处理器频率。

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;

此interval应该在几秒钟内完成。

Answer 3

为了将来参考，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，并且同步增加了更多的开销。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

最佳选择是函数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Acquiring high-resolution time stamps（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

MSDN声称 -

Scenario对象是一个高度准确的计时器，用于记录ETW事件（启动和停止事件跟踪）。它的设计用于性能仪表和基准测试，并且来了在C＃和C ++版本中。 ......作为现代的经验法则硬件，对Begin（）或End（）的调用采用a的顺序微秒，结果时间戳精确到100ns（即 0.1微秒）。 ...版本可用于.NET 3.5（用C＃编写）和本机C ++，并且可以在x86和x64上运行平台。 Scenario类最初是使用Visual开发的 Studio 2008，但现在针对使用Visual Studio的开发人员 2010。]

来自Scenario Home Page。据我所知，它是由与PPL相同的人提供的。

Addionaly你可以阅读High Resolution Clocks and Timers for Performance Measurement in Windows。

Answer 6

我认为微秒有点不合理（没有硬件辅助）。毫秒是可行的，但即使这样，由于各种邪恶的反分辨率问题也不那么准确。无论如何，我包括我自己的计时器类（基于std :: chrono）供你考虑：

#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，Windows下的std :: chrono :: high_resolution_clock正在使用QueryPerformanceCounter，所以它只是相同但可移植。

Answer 7

在较新的Windows版本you probably want GetSystemTimePreciseAsFileTime中。请参阅Acquiring high resolution timestamps。

根据硬件和操作系统版本的不同，很多都会变得非常不幸。

Answer 8

你可以使用性能计数器API，就像Konrad Rudolf提出的那样，但是应该警告它是基于CPU频率的。例如，当频率不稳定时启用省电模式。如果要使用此API，请确保CPU处于恒定频率。

否则，您可以创建某种“统计”系统，将CPU时钟与PC BIOS时钟关联起来。后者不太精确，但不变。

Answer 9

如果您可以使用Visual Studio编译器2012或更高版本，则可以使用std::chrono标准库。

#include <chrono>

::std::chrono::steady_clock::time_point time = std::chrono::steady_clock::now();

请注意MSVC 2012 version may be only 1ms accurate。较新的版本应该精确到一微秒。

Answer 10

使用QueryPerformanceCounter（对于Windows）

Answer 11

关于Konrad Rudolph的回答，请注意，根据我的经验，性能计数器的频率约为3.7MHz，因此亚微秒，但肯定不是纳秒精度。实际频率取决于硬件（和省电模式）。在任何情况下，纳秒精度都是不合理的，因为中断延迟和进程/线程上下文切换时间远远长于此，并且这也是单个机器指令的数量级。

Answer 12

rdtsc instruction是最准确的。

Answer 13

这是一个适用于Windows和Linux的Timer类：

#ifndef INCLUDE_CTIMER_HPP_
#define INCLUDE_CTIMER_HPP_

#if defined(_MSC_VER)
#  define NOMINMAX // workaround a bug in windows.h
#  include <windows.h>
#else
#  include <sys/time.h>
#endif

namespace Utils
{
   class CTimer
   {
   private:
#     if defined(_MSC_VER)
         LARGE_INTEGER m_depart;
#     else
         timeval m_depart;
#     endif

   public:
      inline void start()
      {
#        if defined(_MSC_VER)
            QueryPerformanceCounter(&m_depart);
#        else
            gettimeofday(&m_depart, 0);
#        endif
      };

      inline float GetSecondes() const
      {
#        if defined(_MSC_VER)
            LARGE_INTEGER now;
            LARGE_INTEGER freq;

            QueryPerformanceCounter(&now);
            QueryPerformanceFrequency(&freq);

            return (now.QuadPart - m_depart.QuadPart) / static_cast<float>(freq.QuadPart);
#        else
            timeval now;
            gettimeofday(&now, 0);

            return now.tv_sec - m_depart.tv_sec + (now.tv_usec - m_depart.tv_usec) / 1000000.0f;
#        endif
      };
   };
}
#endif // INCLUDE_CTIMER_HPP_

Answer 14

感谢您的输入......虽然我无法获得nano或微秒分辨率本来不错，但我能够想出这个...也许别人会发现它很有用。

    class N_Script_Timer
{
    public:
        N_Script_Timer()
        {
            running = false;
            milliseconds = 0;
            seconds = 0;
            start_t = 0;
            end_t = 0;
        }
        void Start()
        {
            if(running)return;
            running = true;
            start_t = timeGetTime();
        }
        void End()
        {
            if(!running)return;
            running = false;
            end_t = timeGetTime();
            milliseconds = end_t - start_t;
            seconds = milliseconds / (float)1000;
        }
        float milliseconds;
        float seconds;

    private:
        unsigned long start_t;
        unsigned long end_t;
        bool running;
};

Windows中的C ++高精度时间测量

14 个答案: