计算程序运行时间的函数Sleep,clock,GetTickCount,QueryPerformanceCounter

转自：/article/1940107.html

介绍

我们在衡量一个函数运行时间，或者判断一个算法的时间效率，或者在程序中我们需要一个定时器，定时执行一个特定的操作，比如在多媒体中，比如在游戏中等，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，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，这些时间函数的精度也是各不相同的，所以，如果我们想得到准确的结果，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：Sleep函数

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

原理：Sleep函数是使调用Sleep函数的线程休眠，线程主动放弃时间片。当经过指定的时间间隔后，再启动线程，继续执行代码。Sleep函数并不能起到定时的作用，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：Sleep函数的精度非常低，当系统越忙它精度也就越低，有时候我们休眠1秒，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，以及线程的数量等因素。

2：MFC下的timer事件

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

原理：同Sleep函数一样。不同的是timer是一个定时器，可以指定回调函数，默认为OnTimer()函数。

精度：timer事件的精度范围在毫米级别，系统越忙其精度也就越差。

3：C语言下的Time

使用：time_t t;time(&t);Time函数是获取当前时间。

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

精度：秒级别

4：COM对象中的COleDateTime，COleDateTimeSpan类

使用：

COleDateTime start_time = COleDateTime::GetCurrentTime();
COleDateTimeSpan end_time = 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 = COleDateTime::GetCurrentTime-start_time;
}

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

精度：秒级别

5：C语言下的时钟周期clock()

使用：

[cpp] view plaincopy
clock_t start = clock();
Sleep(100);
clock_t end = clock();
double d = (double)(start - end) / CLOCKS_PER_SEC;

原理：clock()是获取计算机启动后的时间间隔。

精度：ms级别，对于短时间内的定时或者延时可以达到ms级别，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：Windows下的GetTickCount()

使用：

[cpp] view plaincopy
DWORD start = GetTickCount();
Sleep(100);
DWORD end = GetTickCount();

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

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

7：Windows下timeGetTime

使用：需要包含Mmsystem.h，Windows.h，加入静态库Winmm.lib.

即添加#pragma comment( lib,”winmm.lib” )或在(VS2012)”项目–属性–链接器–输入–附加依赖性”中，添加winmm.lib。

timeBeginPeriod(1);

DWORD start = timeGetTime();

Sleep(100);

DWORD end = timeGetTime();

timeEndPeriod(1);

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

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

8：windows下的timeSetEvent

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

MMRESULT timeSetEvent（ UINT uDelay, //以毫秒指定事件的周期

UINT uResolution, //以毫秒指定延时的精度，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 ）// 标志参数，TIME_ONESHOT：执行一次；TIME_PERIODIC：周期性执行

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

原理：可以理解为代回调函数的timeGetTime

精度：毫秒，timeSetEvent可以通过timeBeginPeriod，timeEndPeriod设置定时器的最小解析精度, timeBeginPeriod,timeEndPeriod必须成对出现。

9：高精度时控函数QueryPerformanceFrequency，QueryPerformanceCounter

使用：

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 << endl;

原理：CPU上也有一个计数器，以机器的clock为单位，可以通过rdtsc读取，而不用中断，因此其精度与系统时间相当。

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

10小结：

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

11 一段简单的代码来实现精度试验

[cpp] view plaincopy
int main()
{
// 初始化代码
......
int i = 0;
while(i++ < 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，可以到100ns。

说明Windows中常用的计时函数中，标准计时函数（Sleep， GetTickCount）精度100ms， 多媒体时钟timeGetTime精度1ms，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（CreateWaitableTimer），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，目前看来Windows没有提供，但是，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，大概可以精确到10us~100us