时间的函数Sleep,clock,GetTickCount,QueryPerformanceCounter

介绍

       我 们在衡量一个函数运行时间&＃xff0c;或者判断一个算法的时间效率&＃xff0c;或者在程序中我们需要一个定时器&＃xff0c;定时执行一个特定的操作&＃xff0c;比如在多媒体中&＃xff0c;比如在游戏中等&＃xff0c;都 会用到时间函数。还比如我们通过记录函数或者算法开始和截至的时间&＃xff0c;然后利用两者之差得出函数或者算法的运行时间。编译器和操作系统为我们提供了很多时间 函数&＃xff0c;这些时间函数的精度也是各不相同的&＃xff0c;所以&＃xff0c;如果我们想得到准确的结果&＃xff0c;必须使用合适的时间函数。现在我就介绍windows下的几种常用时间函数。

1&＃xff1a;Sleep函数

    使用&＃xff1a;Sleep(1000)&＃xff0c;在Windows和Linux下1000代表的含义并不相同&＃xff0c;Windows下的表示1000毫秒&＃xff0c;也就是1秒钟&＃xff1b;Linux下表示1000秒&＃xff0c;Linux下使用毫秒级别的函数可以使用usleep。

    原理&＃xff1a;Sleep函数是使调用Sleep函数的线程休眠&＃xff0c;线程主动放弃时间片。当经过指定的时间间隔后&＃xff0c;再启动线程&＃xff0c;继续执行代码。Sleep函数并不能起到定时的作用&＃xff0c;主要作用是延时。在一些多线程中可能会看到sleep(0);其主要目的是让出时间片。

    精度&＃xff1a;Sleep函数的精度非常低&＃xff0c;当系统越忙它精度也就越低&＃xff0c;有时候我们休眠1秒&＃xff0c;可能3秒后才能继续执行。它的精度取决于线程自身优先级、其他线程的优先级&＃xff0c;以及线程的数量等因素。

2&＃xff1a;MFC下的timer事件

    使用&＃xff1a;1.调用函数SetTimer()设置定时间隔&＃xff0c;如SetTimer(0,100,NULL)即为设置100毫秒的时间间隔&＃xff1b;2.在应用程序中增加定时响应函数OnTimer()&＃xff0c;并在该函数中添加响应的处理语句&＃xff0c;用来完成时间到时的操作。

    原理&＃xff1a;同Sleep函数一样。不同的是timer是一个定时器&＃xff0c;可以指定回调函数&＃xff0c;默认为OnTimer()函数。

    精度&＃xff1a;timer事件的精度范围在毫米级别&＃xff0c;系统越忙其精度也就越差。

3&＃xff1a;C语言下的Time

    使用&＃xff1a;time_t t;time(&t);Time函数是获取当前时间。

    原理&＃xff1a;time函数主要用于获取当前时间&＃xff0c;比如我们做一个电子时钟程序&＃xff0c;就可以使用此函数&＃xff0c;获取系统当前的时间。

    精度&＃xff1a;秒级别

4&＃xff1a;COM对象中的COleDateTime&＃xff0c;COleDateTimeSpan类

    使用&＃xff1a;

COleDateTime start_time &＃61; COleDateTime::GetCurrentTime();
COleDateTimeSpan end_time &＃61; COleDateTime::GetCurrentTime()-start_time;
While(end_time.GetTotalSeconds() <2)
{
// 处理延时或定时期间能处理其他的消息
DoSomething()
end_time &＃61; COleDateTime::GetCurrentTime-start_time;
}

     原理&＃xff1a;以上代表延时2秒&＃xff0c;而这两秒内我们可以循环调用DoSomething()&＃xff0c;从而实现在延时的时候我们也能够处理其他的函数&＃xff0c;或者消息。COleDateTime,COleDateTimeSpan是MFC中CTime&＃xff0c;CTimeSpan在COM中的应用&＃xff0c;所以&＃xff0c;上面的方法对于CTime&＃xff0c;CTimeSpan同样有效。

    精度&＃xff1a;秒级别

5&＃xff1a;C语言下的时钟周期clock()

    使用&＃xff1a;   

clock_t start &＃61; clock();
Sleep(100);
clock_t end &＃61; clock();
double d &＃61; (double)(start - end) / CLOCKS_PER_SEC;

    原理&＃xff1a;clock()是获取计算机启动后的时间间隔。

    精度&＃xff1a;ms级别&＃xff0c;对于短时间内的定时或者延时可以达到ms级别&＃xff0c;对于时间比较长的定时或者延迟精度还是不够。在windows下CLOCKS_PER_SEC为1000。

6&＃xff1a;Windows下的GetTickCount()

    使用&＃xff1a;  

DWORD start &＃61; GetTickCount();
Sleep(100);
DWORD end &＃61; GetTickCount();

    原理&＃xff1a;GetTickCount()是获取系统启动后的时间间隔。通过进入函数开始定时&＃xff0c;到退出函数结束定时&＃xff0c;从而可以判断出函数的执行时间&＃xff0c;这种时间也并非是函数或者算法的真实执行时间&＃xff0c;因为在函数和算法线程不可能一直占用CPU&＃xff0c;对于所有判断执行时间的函数都是一样&＃xff0c;不过基本上已经很准确&＃xff0c;可以通过查询进行定时。GetTickCount()和Clock()函数是向主板BIOS要real time clock时间&＃xff0c;会有中断产生&＃xff0c;以及延迟问题。

    精度&＃xff1a;WindowsNT 3.5以及以后版本精度是10ms&＃xff0c;它的时间精度比clock函数的要高&＃xff0c;GetTickCount()常用于多媒体中。

7&＃xff1a;Windows下timeGetTime

    使用&＃xff1a;需要包含Mmsystem.h&＃xff0c;Windows.h&＃xff0c;加入静态库Winmm.lib.

timeBeginPeriod(1);
DWORD start &＃61; timeGetTime();
Sleep(100);
DWORD end &＃61; timeGetTime();
timeEndPeriod(1);

    原理&＃xff1a;timeGetTime也时常用于多媒体定时器中&＃xff0c;可以通过查询进行定时。通过查询进行定时&＃xff0c;本身也会影响定时器的定时精度。

    精度&＃xff1a;毫秒&＃xff0c;与GetTickCount()相当。但是和GetTickCount相比&＃xff0c;timeGetTime可以通过timeBeginPeriod&＃xff0c;timeEndPeriod设置定时器的最小解析精度, timeBeginPeriod,timeEndPeriod必须成对出现。

8&＃xff1a;windows下的timeSetEvent

    使用&＃xff1a;还记的VC下的Timer吗&＃xff1f;Timer是一个定时器&＃xff0c;而以上我们提到几种时间函数或者类型&＃xff0c;实现定时功能只能通过轮训来实现&＃xff0c;也就是必须另外创建一个线程单独处理&＃xff0c;这样会影响定时精度&＃xff0c;好在windows提供了内置的定时器timeSetEvent&＃xff0c;函数原型为

MMRESULT timeSetEvent&＃xff08; UINT uDelay, //以毫秒指定事件的周期
UINT uResolution, //以毫秒指定延时的精度&＃xff0c;数值越小定时器事件分辨率越高。缺省值为1ms
LPTIMECALLBACK lpTimeProc, //指向一个回调函数
WORD dwUser, //存放用户提供的回调数据
UINT fuEvent &＃xff09;// 标志参数&＃xff0c;TIME_ONESHOT&＃xff1a;执行一次&＃xff1b;TIME_PERIODIC&＃xff1a;周期性执行

       具体应用时&＃xff0c;可以通过调用timeSetEvent()函数&＃xff0c;将需要周期性执行的任务定义在 lpFunction回调函数中(如&＃xff1a;定时采样、控制等)&＃xff0c;从而完成所需处理的事件。需要注意的是&＃xff1a;任务处理的时间不能大于周期间隔时间。另外&＃xff0c;在定时器使用完毕后&＃xff0c;应及时调用timeKillEvent()将之释放。

    原理&＃xff1a;可以理解为代回调函数的timeGetTime

    精度&＃xff1a;毫秒&＃xff0c;timeSetEvent可以通过timeBeginPeriod&＃xff0c;timeEndPeriod设置定时器的最小解析精度, timeBeginPeriod,timeEndPeriod必须成对出现。
9&＃xff1a;高精度时控函数QueryPerformanceFrequency&＃xff0c;QueryPerformanceCounter

    使用&＃xff1a;

LARGE_INTEGER m_nFreq;
LARGE_INTEGER m_nBeginTime;
LARGE_INTEGER nEndTime;
QueryPerformanceFrequency(&m_nFreq); // 获取时钟周期
QueryPerformanceCounter(&m_nBeginTime); // 获取时钟计数
Sleep(100);
QueryPerformanceCounter(&nEndTime);
cout <<(nEndTime.QuadPart-m_nBeginTime.QuadPart)*1000/m_nFreq.QuadPart <     原理&＃xff1a;CPU上也有一个计数器&＃xff0c;以机器的clock为单位&＃xff0c;可以通过rdtsc读取&＃xff0c;而不用中断&＃xff0c;因此其精度与系统时间相当。

    精度&＃xff1a;计算机获取硬件支持&＃xff0c;精度比较高&＃xff0c;可以通过它判断其他时间函数的精度范围。

10小结&＃xff1a;

以上提到常用的9种时间函数&＃xff0c;由于他们的用处不同&＃xff0c;所以他们的精度也不尽相同&＃xff0c;所以如果简单的延时可以用Sleep函数&＃xff0c;稍微准确的延时可以使用clock函数&＃xff0c;GetTickCount函数&＃xff0c;更高级的实用timeGetTime函数&＃xff1b;简单的定时事件可以用Timer&＃xff0c;准确地可以用timeSetEvent&＃xff1b;或取一般系统时间可以通time&＃xff0c;或者CTime&＃xff0c;或者COleDateTime&＃xff0c;获取准确的时间可以用clock&＃xff0c;或者GetTickCount函数&＃xff0c;或者timeGetTime函数&＃xff0c;而获取准确地系统时间要使用硬件支持的QueryPerformanceFrequency函数&＃xff0c;QueryPerformanceCounter函数。

11 一段简单的代码来实现精度试验

int main()
{// 初始化代码......int i &＃61; 0;while(i&＃43;&＃43; <1000){// 获取时间代码......printf(...); // 将时间打出}
}
通过结果可以看出Sleep, GetTickCount都是10~35ms左右的时间跳跃,timeGetTime为1ms,QueryPerformanceCounter和QueryPerformanceFrequency根据CPU频率计时&＃xff0c;可以到100ns。

说明Windows中常用的计时函数中&＃xff0c;标准计时函数&＃xff08;Sleep&＃xff0c; GetTickCount&＃xff09;精度100ms&＃xff0c; 多媒体时钟timeGetTime精度1ms&＃xff0c;系统晶振大概可以到1us或100ns左右。

可以用来做定时器的计时函数一般都在标准计时的精度范围&＃xff08;CreateWaitableTimer&＃xff09;&＃xff0c;只有多媒体时钟定时器要高一些。如果想要更高精度的定时器&＃xff0c;目前看来Windows没有提供&＃xff0c;但是&＃xff0c;我们可以通过开发更底层的驱动来获得应用层的高精度定时器&＃xff0c;大概可以精确到10us~100us