目錄
第1章計時
計時就是獲得兩個時刻之間的時間。
1.1 GetTickCount
GetTickCount是很常用的函數。它獲得Windows啟動時刻到當前時刻的時間，單位為毫秒。關於它有兩點需要說明：
1、它的實際精度只有15ms左右，具體請參考下文介紹的測試代碼；
2、GetTickCount返回的是一個32位的無符號整數，Windows連續運行49.710天后，它將再次從零開始計時。
可使用GetTickCount64代替GetTickCount，它將返回一個64位的無符號整數。Windows連續運行5.8億年后，其計時才會歸零。
1.2 timeGetTime
timeGetTime的參數、返回值、作用與GetTickCount完全一致。只是它的精度比GetTickCount要高：大部分情況下能精確到1ms，有時它也只能精確到15ms。具體請參考下文介紹的測試代碼。
1.3 QueryPerformanceCounter
Windows上可以使用高性能計時器，熟悉兩個 API 函數即可。
QueryPerformanceCounter與GetTickCount類似，也是獲得Windows啟動時刻到當前時刻的時間，不過它的單位不是毫秒。它的單位需要通過QueryPerformanceFrequency來獲得。QueryPerformanceFrequency將獲得一個頻率Freq，它表示高性能計時器1秒鍾的計數次數，也就是說QueryPerformanceCounter獲得的時間是一個計數值，其單位是
秒。
高性能計時器的精度：在筆者的電腦上，頻率Freq為3134267，一個計數的時間是
秒，也就是0.319微秒或319納秒。這也就是高性能計時器的精度。
高性能計時器的歸零：QueryPerformanceCounter獲得的計數是一個有符號的64位整數。頻率Freq為3134267的Windows在連續運行9.3萬年后，QueryPerformanceCounter獲得的計數才可能歸零。
需要注意：並不是所有的電腦都支持QueryPerformanceCounter。
1.4 測試
為了比較三個計時器的精度，特編制如下代碼：
| //使用高性能計時器實現的 GetTickCount 函數 double GetTickCountA() { __int64 Freq = 0; __int64 Count = 0; if(QueryPerformanceFrequency((LARGE_INTEGER*)&Freq) && Freq > 0 && QueryPerformanceCounter((LARGE_INTEGER*)&Count)) { //乘以1000，把秒化為毫秒 return (double)Count / (double)Freq * 1000.0; } return 0.0; }
void Test() { timeBeginPeriod(1); //提高timeGetTime的精度 double a0 = GetTickCountA(); DWORD b0 = timeGetTime(); DWORD c0 = GetTickCount(); Sleep(5); double a1 = GetTickCountA(); DWORD b1 = timeGetTime(); DWORD c1 = GetTickCount(); timeEndPeriod(1); //必須與timeBeginPeriod成對出現 TRACE(_T("a=%.1lf\tb=%d\tc=%d\n"),a1-a0,b1-b0,c1-c0); } |
多次運行Test函數，可以得到如下結果：
| a=5.0 b=5 c=15 a=4.9 b=5 c=0 a=1.4 b=15 c=16 a=4.2 b=5 c=0 a=4.9 b=5 c=0 |
如果認為高性能計時器最為可靠，就可以得到如下結論：
1、GetTickCount最不靠譜，其計時精度只有15ms左右；
2、timeGetTime大部分情況下比較靠譜，能夠達到1ms的精度。但存在誤差較大的情況；
3、Sleep(5)並不能准確的等待5ms。大部分情況下它會等待4.0~5.0ms，極個別的情況下會等待1.4ms、13.7ms。
第2章等待
2.1 Sleep
Sleep的用法很簡單，如：Sleep(5)表示等待5ms。它最大的問題在於精度只有10ms左右。
2.2 SetWaitableTimer
使用SetWaitableTimer等待一段時間的示例代碼如下：
| void SleepA(double dMilliseconds) { HANDLE hTimer = CreateWaitableTimer(NULL,TRUE,NULL); if(hTimer) { __int64 nWait = -(__int64)(dMilliseconds * 10000.0); SetWaitableTimer(hTimer,(LARGE_INTEGER*)&nWait ,0,NULL,NULL,FALSE); WaitForSingleObject(hTimer,INFINITE); CloseHandle(hTimer); } } |
首先使用CreateWaitableTimer創建一個可等待定時器——hTimer，此時hTimer是無信號的。
調用SetWaitableTimer告訴系統何時設置hTimer為有信號。注意它的第二個參數nWait。nWait是一個64位的有符號整數，正數表示絕對時間，負數表示相對時間。nWait的單位是
秒，即100納秒，dMilliseconds * 10000.0就是把毫秒轉換為
秒，取負號表示相對時間，即調用SetWaitableTimer之后的時間。
WaitForSingleObject用來等待hTimer有信號時返回。
2.3 timeSetEvent
使用timeSetEvent等待一段時間的示例代碼如下：
| void SleepB(DWORD dwMilliseconds) { HANDLE hEvent = CreateEvent(NULL,FALSE,FALSE,NULL); timeSetEvent(dwMilliseconds,1,(LPTIMECALLBACK)hEvent ,0,TIME_ONESHOT | TIME_CALLBACK_EVENT_SET); WaitForSingleObject(hEvent,INFINITE); CloseHandle(hEvent); } |
CreateEvent創建了一個無信號的事件；
timeSetEvent告訴系統：dwMilliseconds毫秒后設置hEvent為有信號狀態；timeSetEvent的第2個參數1表示精確到1毫秒；
WaitForSingleObject用來等待hEvent有信號時返回。
2.4 輪詢
使用高性能計時器輪詢的等待代碼如下：
| void SleepC(double dMilliseconds) { __int64 nFreq = 0; //頻率 __int64 nStart = 0; //起始計數
if(QueryPerformanceCounter((LARGE_INTEGER*)&nStart) && QueryPerformanceFrequency((LARGE_INTEGER*)&nFreq) && nFreq > 0 ) { __int64 nEnd = 0; //終止計數 double k = 1000.0 / (double)nFreq; //將計數轉換為毫秒 for(;;) { QueryPerformanceCounter((LARGE_INTEGER*)&nEnd); if(dMilliseconds <= (double)(nEnd - nStart) * k) { break; } } } } |
2.5 測試
下面是測試代碼
| //使用高性能計時器實現的 GetTickCount 函數 double GetTickCountA() { __int64 Freq = 0; __int64 Count = 0; if(QueryPerformanceFrequency((LARGE_INTEGER*)&Freq) && Freq > 0 && QueryPerformanceCounter((LARGE_INTEGER*)&Count)) {//乘以1000，把秒化為毫秒 return (double)Count / (double)Freq * 1000.0; } return 0.0; } void Test() { {//Sleep double t0 = GetTickCountA(); Sleep(5); double t1 = GetTickCountA(); TRACE(_T("Sleep=%.3lf\t"),t1-t0); } {//A double t0 = GetTickCountA(); SleepA(5.678); double t1 = GetTickCountA(); TRACE(_T("A=%.3lf\t"),t1-t0); } {//B double t0 = GetTickCountA(); SleepB(5); double t1 = GetTickCountA(); TRACE(_T("B=%.3lf\t"),t1-t0); } {//C double t0 = GetTickCountA(); SleepC(5.678); double t1 = GetTickCountA(); TRACE(_T("C=%.3lf\n"),t1-t0); } } |
多次運行Test函數，可得到如下結果：
| Sleep=3.768 A=5.770 B=49.875 C=5.679 Sleep=4.929 A=5.995 B=4.664 C=5.679 ... ... ... Sleep=4.778 A=12.760 B=9.730 C=5.679 ... ... ... Sleep=0.222 A=9.642 B=9.744 C=5.679 Sleep=5.269 A=9.639 B=9.815 C=5.679 Sleep=6.325 A=9.544 B=9.758 C=5.679 Sleep=8.554 A=9.623 B=9.749 C=5.679 Sleep=6.380 A=9.765 B=9.790 C=5.679 Sleep=7.488 A=9.579 B=9.806 C=5.679 Sleep=0.398 A=9.717 B=9.861 C=5.679 Sleep=8.791 A=9.871 B=9.860 C=5.679 Sleep=4.329 A=9.724 B=9.818 C=5.679 Sleep=5.549 A=9.783 B=9.823 C=5.678 Sleep=0.488 A=9.684 B=9.662 C=5.679 Sleep=5.488 A=9.530 B=9.807 C=5.679 Sleep=0.560 A=9.731 B=9.727 C=5.679 Sleep=7.604 A=9.631 B=9.738 C=5.679 Sleep=8.543 A=9.476 B=9.726 C=5.679 Sleep=3.548 A=9.786 B=9.879 C=5.679 Sleep=6.672 A=9.708 B=9.835 C=5.679 Sleep=1.586 A=9.545 B=9.779 C=5.679 |
結論：
1、最穩定、最靠譜、精度最高的是SleepC，即使用高性能計時器輪詢等待。不過，它的CPU占用率最高；
2、Sleep、SleepA、SleepB都是不夠穩定的。SleepA雖然能夠設置到納秒，但實際等待時間的精度連1毫秒都達不到。
第3章定時器
3.1 SetTimer
示例代碼如下
| VOID CALLBACK Timer(HWND hwnd,UINT uMsg ,UINT idEvent,DWORD dwTime) { TRACE(_T("Time=%.3lf\n"),GetTickCountA()); }
void SetTimerAPI() { ::SetTimer(NULL,100,1,Timer); } |
調用函數SetTimerAPI，會發現SetTimer啟動的定時器，最快10毫秒執行一次，有時會20毫秒執行一次。
3.2 SetWaitableTimer
示例代碼如下
| VOID CALLBACK TimerA(LPVOID lpArgToCompletionRoutine ,DWORD dwTimerLowValue,DWORD dwTimerHighValue) { TRACE(_T("TimeA=%.3lf\n"),GetTickCountA()); }
void SetTimerA() { HANDLE hTimer = CreateWaitableTimer(NULL,FALSE,NULL); if(hTimer) { __int64 nWait = 0; SetWaitableTimer(hTimer,(LARGE_INTEGER*)&nWait ,1,TimerA,NULL,FALSE); for(int i = 0;i < 100;++i) { SleepEx(INFINITE,TRUE); } CloseHandle(hTimer); } } |
說明：SetWaitableTimer后，系統會定時把TimerA函數投遞到SetWaitableTimer這行代碼所在線程的APC（Asynchronous Procedure Calls）隊列里。SleepEx的第2個參數為TRUE，表示一旦發現APC隊列里有函數，就調用此函數，並把它從APC隊列里刪除，最后SleepEx會返回WAIT_IO_COMPLETION。所以，這里的SleepEx函數非常關鍵。
調用函數SetTimerA，會發現SetWaitableTimer啟動的定時器，最快10毫秒執行一次，其執行周期比SetTimer穩定。
3.3 timeSetEvent
示例代碼如下
| void CALLBACK TimerB(UINT uTimerID, UINT uMsg, DWORD dwUser, DWORD dw1, DWORD dw2) { TRACE(_T("TimeB=%.3lf\n"),GetTickCountA()); }
void SetTimerB() { timeSetEvent(1,1,TimerB,0 ,TIME_PERIODIC | TIME_CALLBACK_FUNCTION); } |
調用函數SetTimerB，會發現timeSetEvent啟動的定時器，能夠達到1毫秒執行一次，其執行周期前期非常不穩定大概0.1秒執行一次，過一段時間后就非常穩定了。
3.4 總結
1、最不靠譜的是SetTimer。它的實現原理是將WM_TIMER消息寄送至消息隊列。因為消息隊列里還有其它消息，它的處理時間不固定也就能夠理解了；
2、SetWaitableTimer通過APC隊列而不是消息隊列實現了定時器。解決了定時器周期不穩定的問題，但是它的定時器周期最小也只能達到10毫秒；
3、timeSetEvent通過多線程實現了定時器（TimerB會被一個多線程調用）。使得定時器周期最小可達1毫秒。它最大的問題在於：前面一段時間（5毫秒）會以非常快的頻率（0.1毫秒）調用定時處理函數。