如何获得毫秒分辨率的 Windows 系统时间？

Question

如何获得毫秒分辨率的 Windows 系统时间？

如果以上都做不到，那如何获取操作系统的启动时间呢？我想将此值与 timeGetTime() 一起使用，以计算具有毫秒分辨率的系统时间。

提前谢谢你。

Answer 1

试试这篇来自 MSDN 杂志的文章。其实挺复杂的。

Implement a Continuously Updating, High-Resolution Time Provider for Windows

Answer 2

这是对上述 cmets 的详细说明，以解释其中的一些原因。

首先，GetSystemTime* 调用是唯一提供系统时间的 Win32 API。这个时间的粒度相当粗略，因为大多数应用程序不需要维持更高分辨率所需的开销。时间（可能）在内部存储为 64 位毫秒计数。调用 timeGetTime 获取低 32 位。调用 GetSystemTime 等请求 Windows 返回此毫秒时间，转换为天等后，包括系统启动时间。

机器中有两个时间源：CPU 时钟和板载时钟（例如，实时时钟 (RTC)、可编程间隔定时器 (PIT) 和高精度事件定时器 (HPET)）。第一个具有约 0.5ns (2GHz) 的分辨率，第二个通常可编程为 1ms 的周期（尽管较新的芯片 (HPET) 具有更高的分辨率）。 Windows 使用这些周期性滴答来执行某些操作，包括更新系统时间。

应用程序可以通过timerBeginPeriod更改此期间；但是，这会影响整个系统。操作系统将以请求的频率检查/更新常规事件。在 CPU 负载/频率较低的情况下，存在用于节能的空闲期。在高频下，没有时间将处理器置于低功耗状态。有关详细信息，请参阅Timer Resolution。最后，每个tick都有一些开销，增加频率会消耗更多的CPU周期。

对于更高分辨率的时间，系统时间没有保持到这个精度，不超过大本钟有一个秒针。使用 QueryPerformanceCounter(QPC) 或 CPU 的节拍 (rdtsc) 可以提供系统时间节拍之间的分辨率。凯文引用的 MSDN 杂志文章中使用了这种方法。尽管这些方法可能存在漂移（例如，由于频率缩放）等，因此需要与系统时间同步。

Answer 3

在 Windows 中，所有时间的基础是一个名为 GetSystemTimeAsFiletime 的函数。

• 它返回一个结构，该结构能够以 100ns 的分辨率保持时间。
• 以 UTC 保存

FILETIME 结构记录自 1600 年 1 月 1 日以来 100ns 间隔的数量；意味着它的分辨率限制在 100ns。

这构成了我们的第一个函数：

自 1600 年 1 月 1 日以来 100ns 滴答的 64 位数字有点笨拙。 Windows 提供了一个方便的辅助函数FileTimeToSystemTime，可以将这个 64 位整数解码为有用的部分：

record SYSTEMTIME {
   wYear: Word;
   wMonth: Word;
   wDayOfWeek: Word;
   wDay: Word;
   wHour: Word;
   wMinute: Word;
   wSecond: Word;
   wMilliseconds: Word;
}

请注意，SYSTEMTIME 具有 1ms 的内置分辨率限制

现在我们可以从FILETIME 到SYSTEMTIME：

我们可以编写函数来获取当前系统时间作为SYSTEIMTIME 结构：

SYSTEMTIME GetSystemTime()
{
    //Get the current system time utc in it's native 100ns FILETIME structure
    FILETIME ftNow;
    GetSytemTimeAsFileTime(ref ft);

    //Decode the 100ns intervals into a 1ms resolution SYSTEMTIME for us
    SYSTEMTIME stNow;
    FileTimeToSystemTime(ref stNow);

    return stNow;
}

除了Windows已经为你写了这样的函数：GetSystemTime

本地，而不是 UTC

现在，如果您不想要 UTC 中的当前时间怎么办。如果你想在你的当地时间呢？ Windows 提供了将 UTC 格式的 FILETIME 转换为本地时间的功能：FileTimeToLocalFileTime

您可以编写一个函数，在本地时间返回FILETIME：

FILETIME GetLocalTimeAsFileTime()
{
   FILETIME ftNow;
   GetSystemTimeAsFileTime(ref ftNow);

   //convert to local
   FILETIME ftNowLocal
   FileTimeToLocalFileTime(ftNow, ref ftNowLocal);

   return ftNowLocal;
}

假设您想将 local FILETIME 解码为 SYSTEMTIME。没问题，你可以再次使用FileTimeToSystemTime：

幸运的是，Windows 已经为您提供了一个返回值的函数：

精确

还有另一个考虑因素。在 Windows 8 之前，时钟的分辨率约为 15 毫秒。在 Windows 8 中，他们将时钟提高到 100ns（与FILETIME 的分辨率相匹配）。

• GetSystemTimeAsFileTime （旧版，15 毫秒分辨率）
• GetSystemTimeAsPreciseFileTime （Windows 8，100ns 分辨率）

这意味着我们应该总是更喜欢新值：

你问了时间

你问了时间；但你有一些选择。

时区：

• UTC （系统原生）
• 当地时区

格式：

• FILETIME （系统原生，100ns 分辨率）
• SYTEMTIME （解码，1ms 分辨率）

总结

• 100ns分辨率：FILETIME
  • UTC：GetSytemTimeAsPreciseFileTime （或GetSystemTimeAsFileTime）
  • 本地：（自己滚动）
• 1ms分辨率：SYSTEMTIME
  • UTC：GetSystemTime
  • 本地：GetLocalTime

Answer 4

GetTickCount 不会为你完成它。

查看QueryPerformanceFrequency / QueryPerformanceCounter。不过，这里唯一的问题是 CPU 扩展，因此请进行研究。

Answer 5

从 Windows 8 开始，微软引入了新的 API 命令 GetSystemTimePreciseAsFileTime：

https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/hh706895%28v=vs.85%29.aspx

很遗憾，如果您创建的软件还必须在旧操作系统上运行，您将无法使用它。

我目前的解决方案如下，但请注意：确定的时间并不准确，它只是接近实时。结果应该总是小于或等于实时，但有一个固定的错误（除非计算机进入待机状态）。结果具有毫秒分辨率。就我的目的而言，它已经足够准确了。

void GetHighResolutionSystemTime(SYSTEMTIME* pst)
{
    static LARGE_INTEGER    uFrequency = { 0 };
    static LARGE_INTEGER    uInitialCount;
    static LARGE_INTEGER    uInitialTime;
    static bool             bNoHighResolution = false;

    if(!bNoHighResolution && uFrequency.QuadPart == 0)
    {
        // Initialize performance counter to system time mapping
        bNoHighResolution = !QueryPerformanceFrequency(&uFrequency);
        if(!bNoHighResolution)
        {
            FILETIME ftOld, ftInitial;

            GetSystemTimeAsFileTime(&ftOld);
            do
            {
                GetSystemTimeAsFileTime(&ftInitial);
                QueryPerformanceCounter(&uInitialCount);
            } while(ftOld.dwHighDateTime == ftInitial.dwHighDateTime && ftOld.dwLowDateTime == ftInitial.dwLowDateTime);
            uInitialTime.LowPart  = ftInitial.dwLowDateTime;
            uInitialTime.HighPart = ftInitial.dwHighDateTime;
        }
    }

    if(bNoHighResolution)
    {
        GetSystemTime(pst);
    }
    else
    {
        LARGE_INTEGER   uNow, uSystemTime;

        {
            FILETIME    ftTemp;
            GetSystemTimeAsFileTime(&ftTemp);
            uSystemTime.LowPart  = ftTemp.dwLowDateTime;
            uSystemTime.HighPart = ftTemp.dwHighDateTime;
        }
        QueryPerformanceCounter(&uNow);

        LARGE_INTEGER   uCurrentTime;
        uCurrentTime.QuadPart = uInitialTime.QuadPart + (uNow.QuadPart - uInitialCount.QuadPart) * 10000000 / uFrequency.QuadPart;

        if(uCurrentTime.QuadPart < uSystemTime.QuadPart || abs(uSystemTime.QuadPart - uCurrentTime.QuadPart) > 1000000)
        {
            // The performance counter has been frozen (e. g. after standby on laptops)
            // -> Use current system time and determine the high performance time the next time we need it
            uFrequency.QuadPart = 0;
            uCurrentTime = uSystemTime;
        }

        FILETIME ftCurrent;
        ftCurrent.dwLowDateTime  = uCurrentTime.LowPart;
        ftCurrent.dwHighDateTime = uCurrentTime.HighPart;
        FileTimeToSystemTime(&ftCurrent, pst);
    }
}

Answer 6

GetSystemTimeAsFileTime 为绝对时间提供了所有 Win32 函数的最佳精度。 Joel Clark 建议的 QPF/QPC 将提供更好的相对时间。

Answer 7

既然大家都来这里是为了快速sn-ps而不是无聊的解释，我会写一个：

FILETIME t;
GetSystemTimeAsFileTime(&t); // unusable as is

ULARGE_INTEGER i;
i.LowPart = t.dwLowDateTime;
i.HighPart = t.dwHighDateTime;

int64_t ticks_since_1601 = i.QuadPart; // now usable
int64_t us_since_1601   = (i.QuadPart * 1e-1);
int64_t ms_since_1601   = (i.QuadPart * 1e-4);
int64_t sec_since_1601  = (i.QuadPart * 1e-7);

// unix epoch
int64_t unix_us  = (i.QuadPart * 1e-1) - 11644473600LL * 1000000;
int64_t unix_ms  = (i.QuadPart * 1e-4) - 11644473600LL * 1000;
double  unix_sec = (i.QuadPart * 1e-7) - 11644473600LL;

// i.QuadPart is # of 100ns ticks since 1601-01-01T00:00:00Z
// difference to Unix Epoch is 11644473600 seconds (attention to units!)

不知道基于性能计数器的答案是如何漂移的，伙计们，不要犯滑点错误。

Answer 8

QueryPerformanceCounter() 是为细粒度的计时器分辨率而构建的。

这是系统必须提供的最高分辨率计时器，您可以在应用程序代码中使用它来识别性能瓶颈

这是 C# 开发人员的简单实现：

    [DllImport("kernel32.dll")]
    extern static short QueryPerformanceCounter(ref long x);
    [DllImport("kernel32.dll")]
    extern static short QueryPerformanceFrequency(ref long x);
    private long m_endTime;
    private long m_startTime;
    private long m_frequency;

    public Form1()
    {
        InitializeComponent();
    }
    public void Begin()
    {
        QueryPerformanceCounter(ref m_startTime);
    }
    public void End()
    {
        QueryPerformanceCounter(ref m_endTime);
    }

    private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
    {
        QueryPerformanceFrequency(ref m_frequency);
        Begin();
        for (long i = 0; i < 1000; i++) ;
        End();
        MessageBox.Show((m_endTime - m_startTime).ToString());
    }

如果您是 C/C++ 开发人员，请看这里： http://support.microsoft.com/kb/815668

Answer 9

嗯，这个很老了，但是在 Windows C 库 _ftime 中还有另一个有用的函数，它返回一个结构体，其本地时间为 time_t，毫秒、时区和夏令时标志。

Answer 10

在我对"Microsecond resolution timestamps on Windows" 问题的回答中，我已经写了一些关于如何以适合大多数目的的方式快速轻松地实现此功能的信息。