如何在windows开发环境下得到精确到微秒的系统时间？

Posted 2023-05-12

在linux下，可以使用gettimeofday得到一个timeval的系统时间，能够精确到微秒。在windows下，怎么样可以得到一个类似的精确值？
所谓的系统时间是当前时间减去1970.1.1 0:00:00所经历的时间总和。在windows系统下，即便是可以用比较精确的方法计算出“一段时间”的长度，但是如何得到这个“系统时间”，有没有什么比较好的方法呢？

方式四：在精度要求较高的情况下，VC中可以利用GetTickCount()函数，该函数的返回值是 DWORD型，表示以ms为单位的计算机启动后经历的时间间隔。精度比WM_TIMER消息映射高，在较 短的定时中其计时误差为15ms，在较长的定时中其计时误差较低，如果定时时间太长，就好象死机一样，CPU占用率非常高，只能用于要求不高的延时程序中。如示例工程中的Timer4和Timer4_1。下列代码可以实现50ms的精确定时：
DWORD dwStart = GetTickCount();
DWORD dwEnd = dwStart;
do

dwEnd = GetTickCount()-dwStart;
while(dwEnd <50);
为使GetTickCount()函数在延时或定时期间能处理其他的消息，可以把代码改为：
DWORD dwStart = GetTickCount();
DWORD dwEnd = dwStart;
do

MSG msg;
GetMessage(&msg,NULL,0,0);
TranslateMessage(&msg);
DispatchMessage(&msg);
dwEnd = GetTickCount()-dwStart;
while(dwEnd <50);
虽然这样可以降低CPU的占有率，并在延时或定时期间也能处理其他的消息，但降低了延时或定时精度。
方式五：与GetTickCount()函数类似的多媒体定时器函数DWORD timeGetTime(void)，该函数定时精 度为ms级，返回从Windows启动开始经过的毫秒数。微软公司在其多媒体Windows中提供了精确定时器的底 层API持，利用多媒体定时器可以很精确地读出系统的当前时间，并且能在非常精确的时间间隔内完成一 个事件、函数或过程的调用。不同之处在于调用DWORD timeGetTime(void) 函数之前必须将 Winmm.lib 和 Mmsystem.h 添加到工程中，否则在编译时提示DWORD timeGetTime(void)函数未定义。由于使用该 函数是通过查询的方式进行定时控制的，所以，应该建立定时循环来进行定时事件的控制。如示例工程中的Timer5和Timer5_1。
方式六：使用多媒体定时器timeSetEvent()函数，该函数定时精度为ms级。利用该函数可以实现周期性的函数调用。如示例工程中的Timer6和Timer6_1。函数的原型如下：
MMRESULT timeSetEvent（ UINT uDelay,
UINT uResolution,
LPTIMECALLBACK lpTimeProc,
WORD dwUser,
UINT fuEvent ）
该函数设置一个定时回调事件，此事件可以是一个一次性事件或周期性事件。事件一旦被激活，便调用指定的回调函数， 成功后返回事件的标识符代码，否则返回NULL。函数的参数说明如下：
uDelay：以毫秒指定事件的周期。
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。
LpTimeProc：指向一个回调函数。
DwUser：存放用户提供的回调数据。
FuEvent：指定定时器事件类型：
TIME_ONESHOT：uDelay毫秒后只产生一次事件
TIME_PERIODIC ：每隔uDelay毫秒周期性地产生事件。
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LpTimeProc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。
方式七：对于精确度要求更高的定时操作，则应该使用QueryPerformanceFrequency()和 QueryPerformanceCounter()函数。这两个函数是VC提供的仅供Windows 95及其后续版本使用的精确时间函数，并要求计算机从硬件上支持精确定时器。如示例工程中的Timer7、Timer7_1、Timer7_2、Timer7_3。
QueryPerformanceFrequency()函数和QueryPerformanceCounter()函数的原型如下：
BOOL QueryPerformanceFrequency(LARGE_INTEGER ＊lpFrequency);
BOOL QueryPerformanceCounter(LARGE_INTEGER ＊lpCount);
数据类型ARGE_INTEGER既可以是一个8字节长的整型数，也可以是两个4字节长的整型数的联合结构， 其具体用法根据编译器是否支持64位而定。该类型的定义如下：
typedef union _LARGE_INTEGER

struct

DWORD LowPart ;// 4字节整型数
LONG HighPart;// 4字节整型数
;
LONGLONG QuadPart ;// 8字节整型数

LARGE_INTEGER ;
在进行定时之前，先调用QueryPerformanceFrequency()函数获得机器内部定时器的时钟频率， 然后在需要严格定时的事件发生之前和发生之后分别调用QueryPerformanceCounter()函数，利用两次获得的计数之差及时钟频率，计算出事件经 历的精确时间。下列代码实现1ms的精确定时：
LARGE_INTEGER litmp;
LONGLONG QPart1,QPart2;
double dfMinus, dfFreq, dfTim;
QueryPerformanceFrequency(&litmp);
dfFreq = (double)litmp.QuadPart;// 获得计数器的时钟频率
QueryPerformanceCounter(&litmp);
QPart1 = litmp.QuadPart;// 获得初始值
do

QueryPerformanceCounter(&litmp);
QPart2 = litmp.QuadPart;//获得中止值
dfMinus = (double)(QPart2-QPart1);
dfTim = dfMinus / dfFreq;// 获得对应的时间值，单位为秒
while(dfTim<0.001);
其定时误差不超过1微秒，精度与CPU等机器配置有关。 下面的程序用来测试函数Sleep(100)的精确持续时间：
LARGE_INTEGER litmp;
LONGLONG QPart1,QPart2;
double dfMinus, dfFreq, dfTim;
QueryPerformanceFrequency(&litmp);
dfFreq = (double)litmp.QuadPart;// 获得计数器的时钟频率
QueryPerformanceCounter(&litmp);
QPart1 = litmp.QuadPart;// 获得初始值
Sleep(100);
QueryPerformanceCounter(&litmp);
QPart2 = litmp.QuadPart;//获得中止值
dfMinus = (double)(QPart2-QPart1);
dfTim = dfMinus / dfFreq;// 获得对应的时间值，单位为秒
由于Sleep()函数自身的误差，上述程序每次执行的结果都会有微小误差。下列代码实现1微秒的精确定时：
LARGE_INTEGER litmp;
LONGLONG QPart1,QPart2;
double dfMinus, dfFreq, dfTim;
QueryPerformanceFrequency(&litmp);
dfFreq = (double)litmp.QuadPart;// 获得计数器的时钟频率
QueryPerformanceCounter(&litmp);
QPart1 = litmp.QuadPart;// 获得初始值
do

QueryPerformanceCounter(&litmp);
QPart2 = litmp.QuadPart;//获得中止值
dfMinus = (double)(QPart2-QPart1);
dfTim = dfMinus / dfFreq;// 获得对应的时间值，单位为秒
while(dfTim<0.000001);
其定时误差一般不超过0.5微秒，精度与CPU等机器配置有关 参考技术A 不知道。。。。。。。。。

精确获取函数运行时间，精确到微秒

Linux或者VxWorks下面精确获取函数运行的时间：

uint64 start_time;    /* 起始时间 */

uint64 end_time;    /* 结束时间 */ 

struct timespec ltv;
(void)clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ltv);
start_time = (uint64)ltv.tv_sec * 1000 * 1000 + (uint64)ltv.tv_nsec / 1000; /* (us) */

/* 待测函数 */

(void)clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ltv);
end_time = (uint64)ltv.tv_sec * 1000 * 1000 + (uint64)ltv.tv_nsec / 1000; /* (us) */

 

总结：

Linux系统中获取时间，精确到秒级以下的有两个，一个是timespec，一个是timeval。两者的具体定义和差别可以参考如下。

 

 

一，struct timespec

系统中该结构体定义如下，

typedef long time_t;

#ifndef _TIMESPEC

#define _TIMESPEC

struct timespec{

    time_t tv_sec;    /* seconds 秒 */

    long tv_nsec;    /* nanoseconds 纳秒 */

};

#endif

struct timespec有两个成员，一个是秒，一个是纳秒，所以最高精确度是纳秒。

一般由函数int clock_gettime(clockid_t, struct timespec *)获取特定时钟的时间，常用如下4种时钟：

CLOCK_REALTIME             系统当前时间，从1970年1.1日算起

CLOCK_MONOTONIC            系统的启动时间，不能被设置

CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID   本进程运行时间

CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID    本线程运行时间

 

二，struct timeval

struct timeval{

time_t tv_sec;    /* seconds 秒 */

long tv_usec;    /* microseconds 微秒 */

};

struct timezone{

int tz_minuteswest;   /* minutes west of Greenwich */

int tz_dsttime;       /* type of DST correction */

};

struct timeval 有两个成员，一个是秒，一个是微秒，所以最高精确度是微秒。

一般由函数int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz)获取系统时间。