我有兴趣在 Windows 中使用 C++ 将特定时间点测量到纳秒级。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可以。 谢谢
【问题讨论】：
如果您在多核计算机上运行线程应用程序，QueryPerformanceCounter 可以（并且将会）返回不同的值，具体取决于代码在哪个内核上执行。请参阅this MSDN 文章。 （rdtsc也有同样的问题）
这不仅仅是一个理论问题；我们在我们的应用程序中遇到了它，不得不得出结论，唯一可靠的时间源是 timeGetTime，它只有 ms 精度（幸运的是，这在我们的案例中就足够了）。我们还尝试为我们的线程固定线程亲和性，以确保每个线程始终从QueryPerformanceCounter 获得一致的值，这很有效，但它绝对会影响应用程序的性能。
总而言之，Windows 上没有一个可靠的计时器可以用来以微秒精度计时（至少在多核计算机上运行时不能）。
【讨论】：
Windows 有一个high-performance counter API。
您需要从QueryPerformanceCounter 获取刻度并除以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;
这个interval 应该以秒为单位。
【讨论】：
QPF 的值可能并不是那么准确（在某处对风险进行了很好的描述）。但重复测量往往会相对较好地平均这一点。
为了将来参考，对于 Windows Vista、2008 及更高版本，Windows 需要硬件支持“HPET”。这独立于 CPU 及其时钟和频率运行。可以得到精确到亚微秒级的时间。
为了实现这一点，您确实需要使用 QPC/QPF。问题是 QPF（频率）是一个 NOMINAL 值，因此使用原始调用会导致时间漂移，每天可能超过分钟。为了解决这个问题，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对其产生影响。
可以在 MSDN（大约 2004 年！）的此链接上找到描述此问题的文章。 http://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/cc163996.aspx
我自己确实实现了类似的东西（今天才找到上面的链接！）但不喜欢使用“微秒时间”，因为与其他 Windows 调用（如 GetSystemTimeAsFileTime）相比，QPC 调用本身相当长，并且同步增加了更多开销。所以我更喜欢使用毫秒时间戳（调用时间比使用 QPC 少大约 70%），尤其是当我试图每秒获得数十万次的时间时。
【讨论】：
最好的选择是函数QueryPerformanceCounter和QueryPerformanceFrequency。
微软最近（2014 年）发布了有关 QueryPerformanceCounter 的更多详细信息：
详情请参阅Acquiring high-resolution time stamps (MSDN 2014)。
这是一篇综合性文章，包含大量示例和详细说明。 QPC用户必读。
【讨论】：
我认为微秒有点不合理（没有硬件帮助）。毫秒是可行的，但由于各种邪恶的反解决问题，即使那样也不是那么准确。无论如何，我包含我自己的计时器类（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，Windows std::chrono::high_resolution_clock 的底层使用的是 QueryPerformanceCounter，因此它是相同的但可移植的。
【讨论】：
<chrono> 的.count() 类型系统并返回一个裸整数类型的人之一。为此+1！ :-)
MSDN 声称 -
Scenario 对象是记录 ETW 事件的高精度计时器 （Windows 的事件跟踪）当您启动和停止它时。它的设计 用于性能检测和基准测试，并附带 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 微秒，得到的时间戳精确到 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，但现在面向使用 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。
另外你可以阅读这个High Resolution Clocks and Timers for Performance Measurement in Windows。
【讨论】：
在较新的 Windows 版本中 you probably want GetSystemTimePreciseAsFileTime。见Acquiring high resolution timestamps。
这其中很多会因硬件和操作系统版本的不同而产生相当大的差异。
【讨论】：
您可以按照 Konrad Rudolf 的建议使用性能计数器 API，但应注意它基于 CPU 频率。这个频率不稳定，例如启用了省电模式。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 滴答声与 PC BIOS 时钟相关联。后者不太精确，但始终如一。
【讨论】：
如果你可以使用Visual Studio 2012或更高版本的编译器，你可以很好地使用std::chrono标准库。
#include <chrono>
::std::chrono::steady_clock::time_point time = std::chrono::steady_clock::now();
注意MSVC 2012 version may be only 1ms accurate.较新的版本应该精确到微秒。
【讨论】：
std::chrono::high_resolution_clock 代替（它可能与steady_clock 相同也可能不同，但至少在语义上它是一个更好的选择）。
使用QueryPerformanceCounter（适用于 Windows）
【讨论】：
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，即亚微秒，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，纳秒精度都有些不合理，因为中断延迟和进程/线程上下文切换时间远比这要长，这也是单个机器指令的数量级。
【讨论】：
rdtsc instruction 最准确。
【讨论】：
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_
【讨论】：
感谢您的意见...虽然我无法获得本来不错的纳米或微秒分辨率，但我能够想出这个...也许其他人会发现它有用。
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;
};
【讨论】：
Start() 和End() 中添加timeBeginPeriod(1) 和timeEndPeriod(1)。