最快时间分辨系统

对于时间, current Microsoft recommendation 是使用 QueryPerformanceCounter 和; QueryPerformanceFrequency .

这将给你比毫秒更好的时间。如果系统不支持高分辨率计时器,则默认为毫秒(与 GetTickCount )

Here is a short Microsoft article with examples of why you should use it :)

我最近有这个问题,做了一些研究。好消息是,所有三个主要操作系统都提供某种高分辨率计时器。坏消息是,它是每个系统上不同的API调用。对于POSIX操作系统,您需要使用clock gettime()。但是,如果您使用的是Mac OS X,这是不受支持的,您必须使用mach_get_time()。对于Windows,请使用QueryPerformanceCounter。或者,对于支持OpenMP的编译器,您可以使用omp_get_wtime(),但它可能无法提供您所需的分辨率。

我还发现fftw.org(www.fftw.org/cycle.h)中的cycle.h很有用。

下面是一些在每个操作系统上调用计时器的代码,使用一些难看的ifdef语句。使用非常简单:timer t;t.tic();someoperation();t.toc(“message”);它将以秒为单位打印所用时间。

#ifndef TIMER_H
#define TIMER_H

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>

# if  (defined(__MACH__) && defined(__APPLE__))
#   define _MAC
# elif (defined(_WIN32) || defined(WIN32) || defined(__CYGWIN__) || defined(__MINGW32__) || defined(_WIN64))
#   define _WINDOWS
#   ifndef WIN32_LEAN_AND_MEAN
#     define WIN32_LEAN_AND_MEAN
#   endif
#endif

# if defined(_MAC)
#    include <mach/mach_time.h>
# elif defined(_WINDOWS)
#    include <windows.h>
# else
#    include <time.h>
# endif


#if defined(_MAC)
  typedef uint64_t timer_t;
  typedef double   timer_c;

#elif defined(_WINDOWS)
  typedef LONGLONG      timer_t;
  typedef LARGE_INTEGER timer_c;

#else
  typedef double   timer_t;
  typedef timespec timer_c;
#endif

  //==============================================================================
  // Timer
  // A quick class to do benchmarking.
  // Example: Timer t;  t.tic();  SomeSlowOp(); t.toc("Some Message");

  class Timer {
  public:
    Timer();

    inline void tic();
    inline void toc();
    inline void toc(const std::string &msg);

    void print(const std::string &msg);
    void print();
    void reset();
    double getTime();

  private:
    timer_t start;
    double duration;
    timer_c ts;
    double conv_factor;
    double elapsed_time;
  };



  Timer::Timer() {

#if defined(_MAC)
    mach_timebase_info_data_t info;
    mach_timebase_info(&info);

    conv_factor = (static_cast<double>(info.numer))/
                  (static_cast<double>(info.denom));
    conv_factor = conv_factor*1.0e-9;

#elif defined(_WINDOWS)
    timer_c freq;
    QueryPerformanceFrequency(&freq);
    conv_factor = 1.0/(static_cast<double>freq.QuadPart);

#else
    conv_factor = 1.0;
#endif

    reset();
  }

  inline void Timer::tic() {

#if defined(_MAC)
    start = mach_absolute_time();

#elif defined(_WINDOWS)
    QueryPerformanceCounter(&ts);
    start = ts.QuadPart;

#else
    clock_gettime(CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID, &ts);
    start = static_cast<double>(ts.tv_sec) + 1.0e-9 *
            static_cast<double>(ts.tv_nsec);

#endif
  }

  inline void Timer::toc() {
#if defined(_MAC)
    duration =  static_cast<double>(mach_absolute_time() - start);

#elif defined(_WINDOWS)
    QueryPerformanceCounter(&qpc_t);
    duration = static_cast<double>(qpc_t.QuadPart - start);

#else
    clock_gettime(CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID, &ts);
    duration = (static_cast<double>(ts.tv_sec) + 1.0e-9 *
                static_cast<double>(ts.tv_nsec)) - start;

#endif

    elapsed_time = duration*conv_factor;
  }

  inline void Timer::toc(const std::string &msg) { toc(); print(msg); };

  void Timer::print(const std::string &msg) {
    std::cout << msg << " "; print();
  }

  void Timer::print() {
    if(elapsed_time) {
      std::cout << "elapsed time: " << elapsed_time << " seconds\n";
    }
  }

  void Timer::reset() { start = 0; duration = 0; elapsed_time = 0; }
  double Timer::getTime() { return elapsed_time; }


#if defined(_WINDOWS)
# undef WIN32_LEAN_AND_MEAN
#endif

#endif // TIMER_H

如果你只是担心 GetTickCount() 溢出,然后您可以这样包装它:

DWORDLONG GetLongTickCount(void)
{
    static DWORDLONG last_tick = 0;
    DWORD tick = GetTickCount();

    if (tick < (last_tick & 0xffffffff))
        last_tick += 0x100000000;

    last_tick = (last_tick & 0xffffffff00000000) | tick;
    return last_tick;
}

如果要从多个线程调用此函数,则需要锁定对 last_tick 变量。只要你打电话 GetLongTickCount() 至少每49.7天检测一次溢出。

GetSystemTimeAsFileTime 是最快的资源。它的粒度可以得到 打电话到 GetSystemTimeAdjustment 哪些填充 LPTIME增量 . 作为文件时间的系统时间有100ns单位,增量为 时间增量 . 时间增量 可以改变,这取决于多媒体计时器接口的设置。

对…的呼唤 timeGetDevCaps 将披露时间服务的能力。它返回 一个值 沃尔明 对于支持的最小中断周期。对…的呼唤 timeBeginPeriod 具有 沃尔明 as参数将设置系统以尽可能高的中断频率(通常为~1毫秒)运行。本遗嘱 也 强制返回系统文件时间的时间增量 GetSystemTimeAsFileTime 更小。其粒度范围为1ms(10000100ns单位)。

为了你的目的,我建议采用这种方法。

这个 QueryPerformanceCounter 选择是有问题的,因为它的频率不是 用两种方法精确:首先,它偏离 QueryPerformanceFrequency 通过硬件特定的偏移。这个偏移可以很容易地 几百ppm,这意味着转换成时间将包含每秒几百微秒的误差。其次是热漂移。这种装置的漂移很容易达到几ppm。这样,另一个-热依赖-错误 添加了几个US/S。

只要~1毫秒的分辨率足够,主要问题是开销, 获取系统时间文件时间 是目前最好的解决方案。

当微秒很重要时,你必须走更长的路才能看到更多的细节。亚毫秒时间服务在 Windows Timestamp Project

我建议你使用 GetSystemTimeAsFileTime 如果您是专门针对Windows的,则使用API。通常比 GetSystemTime 并且具有相同的精度(大约10-15毫秒-不要看分辨率);几年前我在WindowsXP下做基准测试时,速度大约是50-100倍。

唯一的缺点是,您可能必须使用例如 FileTimeToSystemTime 如果您需要以更人性化的格式访问返回的时间。另一方面,只要您不需要实时转换这些时间,就可以离线或以“懒惰”的方式进行转换(例如,只转换需要显示/处理的时间戳,并且仅在您实际需要时转换)。

QueryPerformanceCounter 正如其他人提到的,这可能是一个不错的选择,但是开销可能很大,这取决于底层的硬件支持。在我的基准测试中,我提到上面的queryperformanceCounter调用比对getSystemTimeasFileTime的调用慢25-200倍。此外,还有一些可靠性问题,如报告的 here .

所以,总之:如果您能够处理10-15毫秒的精度,我建议您使用getSystemTimeasFileTime。如果你需要比这更好的东西,我会去查询性能计数器。

小免责声明:我没有在比xp sp3更高版本的Windows下执行任何基准测试。我建议你自己做一些基准测试。

在Linux上,您可以获得微秒:

struct timeval tv;
int res = gettimeofday(&tv, NULL);
double tmp = (double) tv.tv_sec + 1e-6 * (double) tv.tv_usec;

在Windows上,只有millseconds可用:

SYSTEMTIME st;
GetSystemTime(&st);
tmp += 1e-3 * st.wMilliseconds;

return tmp;

这来自 R 的datetime.c(为了简洁而被编辑)。

当然还有 Boost's Date_Time 在某些系统上具有纳秒级分辨率(细节 here 和 here )

如果您的目标是一个足够晚的操作系统版本,那么您可以使用 GetTickCount64() 它的环绕点比 GetTickCount() . 您还可以简单地构建 GetTickCount64()。 在顶部 GETTICKCOUNT() .

你看过这篇文章中的代码了吗?

http://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/cc163996.aspx

我使用VC2005和C++Builder XE在Windows 7 64位机上编译此代码,但在执行时,它锁定了我的机器;还没有进行足够的调试来找出原因。这似乎太复杂了。UG模板模板模板…

在Mac OS X上,您可以简单地使用uint32 tickcount(void)来获取刻度。

POSIX支持 clock_gettime() 其中使用 struct timespec 具有纳秒级的分辨率。您的系统是否真的支持这种细粒度的A分辨率更值得商榷,但我相信这是最高分辨率的标准调用。不是所有的系统都支持它,有时它隐藏得很好(库 -lposix4 '在Solaris上,IIRC)。

更新(2016-09-20):

• 尽管Mac OS X 10.6.4不支持 clock_gettime() 也没有其他版本的Mac OS X(包括Mac OS X 10.11.6 El Capitan),MacOS Sierra 10.12也具有此功能。 CcLogyGETTIME() 最后是手册页。实际分辨率 CLOCK_MONOTONIC )仍然是微秒;较小的单位都是零。确认人: clock_getres() 报告的分辨率是1000纳秒,也就是1微秒。

手册页 CcLogyGETTIME() 关于Macos Sierra的提到 mach_absolute_time() 作为获得高分辨率时间的一种方法。有关更多信息,请参阅 Technical Q&A QA1398: Mach Absolute Time Units (这样) What is mach_absolute_time() based on on iPhone?