具有直接 QueryPerformanceCounter 值的时钟可以符合 C++ 标准吗？

Posted 2023-03-07

【中文标题】具有直接 QueryPerformanceCounter 值的时钟可以符合 C++ 标准吗？

【英文标题】：Can Clock with direct QueryPerformanceCounter value be conforming to C++ Standard?

【发布时间】：2020-03-27 12:50:39

【问题描述】：

假设我想用直接的QueryPerformanceCounter Windows API 结果创建Clock。 QueryPerformanceCounter Windows API 返回一些计数器，该计数器应除以 QueryPerformanceFrequency 结果，从而产生以秒为单位的时间。

通常基于QueryPerformanceCounter 的Clock 会立即通过乘以某个句点并除以QueryPerformanceFrequency 将结果转换为某些单位。这就是 steady_clock 在 Windows 上的实现方式。

但假设出于性能原因，我想在真正需要之前避免分裂。所以time_point是直接QueryPerformanceCounter的值，而duration是这样的区别。而且我大部分时间都可以对这些值进行算术和比较，仅将最终结果转换为一些正常的duration 或time_point。

我相信这是可能的。我的问题是：这样的Clock 会完全兼容标准的Clock。

【问题讨论】：

你的意思是named requirement Clock？

是的，时钟命名要求

据我了解，Clock 的唯一要求是@idclev463035818 已经解释过的......所以Clock 的概念就是满足这个要求。时间点可以是你想要的任何东西，它只需要表示从 epoch 传递了多少滴答声

我并没有真正解释它，但上面的链接确实列出了满足要求所需的所有内容，不是专家，但 afaik 它只是提供某些方法而不是is_steady对语义的要求比较宽松

...所以，要回答您的问题，您必须出示您的代码。

【参考方案1】：

它不会与标准Clock Requirements 完全兼容。但它会编译并做你想做的事，大多数时候。不符合的部分是您必须为time_point 所基于的period 指定something。而且这不一定与物理时间单位相对应。

这无关紧要，除非您减去其中两个 time_points，得到 duration，然后将 duration 与 确实代表物理时间的东西进行比较。然后你会得到运行时垃圾。

此外，如果您在sleep_until 或wait_until 中使用这样的time_point，那么您的程序将不会休眠或等待预期的时间。

这是一个基于QueryPerformanceCounter 的计时时钟示例，它使用QueryPerformanceFrequency 确定物理单位：https://***.com/a/15755865/576911

【讨论】：

感谢您的回答。我正在考虑使period 完全合法的纳秒周期，但在rep 类型中隐藏系统特定的单元，因为它可能是a class emulating an arithmetic type。还是不行吗？

所以当您的自定义rep 转换为标量时会发生物理时间的转换？可能会奏效。不确定。

我自己研究过这个问题，不，自定义rep 不起作用。但我原来的问题有解决方案。我已经添加了自己的答案。

【参考方案2】：

正如 Howard Hinnant 解释的那样，重新定义的 time_point 和 duration 与编译时已知的 period 不对应的时钟不符合 Clock 要求。

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使用模拟算术类型的类来隐藏额外的实现细节是行不通的。

由于标准没有定义什么是仿真，使用仿真类型的机会仅适用于标准实现提供的时钟。作为一个实践证明，std::chrono 和 boost::chrono 不能很好地与 boost::rational 配合使用。

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然而，避免在每次查询中分割的一般任务至少有两个实际的解决方案。

第一个解决方案是遵循延迟除法直到需要的意图，但不重新定义time_point 和duration。定义符合标准的时钟，并作为扩展定义原始时间戳的接口。所以，clock 可能有raw_now() 方法，返回raw_time_point 类型，这样的区别是raw_duration 类型。 raw_time_point 可以隐式转换为 time_point 和 raw_duration 到 duration。

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第二种解决方案是为每次查询计算符合标准的time_point，但使用libdivide 库进行快速除法而不进行除法运算。

该库采用除数并对其进行处理，以便使用已处理除数的每个除法都使用快速操作完成。当然，处理除数需要时间，但对于相同除数的重复除法，它是一次性开销。所以这个库看起来是这个任务的理想匹配。 （请注意，该库对于编译时已知的常量没有用，因为在这种情况下编译器会避免自行除法，但QueryPerformanceFrequency 结果是运行时常量）。