高精度计时器（High Resolution Timer）

原文地址：http://www.songho.ca/misc/timer/timer.html

一、C计时器

C语言标准库里提供了clock()函数来测量代码执行时间，包含在#include头文件中。该函数和系统平台相互独立，支持多种系统运行，但精度不高，甚至达不到毫秒的精度。

可以使用下面的代码测试clock()的精度。输出结果即是函数clock()可以测量的最小时间差（不同的系统可能得到的结果不同，博主分别在ubuntu和windows系统测量的最小时间差为1ms和15ms）。

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
    clock_t t1, t2;
    t1 = t2 = clock();

    // loop until t2 gets a different value
    while(t1 == t2)
        t2 = clock();

    // print resolution of clock()
    cout << (double)(t2 - t1) / CLOCKS_PER_SEC * 1000 << " ms.\n";

    return 0;
}

因此，需要一个精度至少为1ms的计时器来测量时间。好消息是已经有更高精度的计时器，但坏消息是这些函数并不能跨平台使用。换句话说，就是在不同的系统上必须编写不同的代码。Windows提供了QueryPerformanceCounter()函数，而Unix、Linux以及Mac系统则使用gettimeofday()函数（该函数包含在#include头文件中）。这两个函数均可以达到至少1ms的测量时间精度。

二、Windows

Windows API提供了精度非常高的时间函数，QueryPerformanceCounter()函数和QueryPerformanceFrequency()函数。QueryPerformanceCounter()函数用来获取当前的时间ticks，QueryPerformanceFrequency()函数则用来获得每秒的ticks数，通过这两个函数就可以将ticks转化成实际的时间。

下面代码给出了QueryPerformanceCounter()函数的使用方法。

#include 
#include                 // for Windows APIs
using namespace std;

int main()
{
    LARGE_INTEGER frequency;        // ticks per second
    LARGE_INTEGER t1, t2;           // ticks
    double elapsedTime;

    // get ticks per second
    QueryPerformanceFrequency(&frequency);

    // start timer
    QueryPerformanceCounter(&t1);

    // do something
    ...

    // stop timer
    QueryPerformanceCounter(&t2);

    // compute and print the elapsed time in millisec
    elapsedTime = (t2.QuadPart - t1.QuadPart) * 1000.0 / frequency.QuadPart;
    cout << elapsedTime << " ms.\n";

    return 0;
}

三、Unix、Linux和Mac

gettimeofday()函数被用在Unix、Linux和Mac系统上测量时间，包含在头文件#include中。该函数的测量精度同样为1ms。下面给出代码示例。

#include 
#include                 // for gettimeofday()
using namespace std;

int main()
{
    timeval t1, t2;
    double elapsedTime;

    // start timer
    gettimeofday(&t1, NULL);

    // do something
    ...

    // stop timer
    gettimeofday(&t2, NULL);

    // compute and print the elapsed time in millisec
    elapsedTime = (t2.tv_sec - t1.tv_sec) * 1000.0;      // sec to ms
    elapsedTime += (t2.tv_usec - t1.tv_usec) / 1000.0;   // us to ms
    cout << elapsedTime << " ms.\n";

    return 0;
}

四、C++ Timer Class

该timer类同时包含了QueryPerformanceCounter()函数和gettimeofday()函数，因此可以在Windows和Unix/Linux/Mac系统上使用。同时，它提供了简易的接口可以轻松获取代码执行时间。

源代码可以从这里下载：timer.zip

下面给出基本的使用示例。

#include 
#include "Timer.h"
using namespace std;

int main()
{
    Timer timer;

    // start timer
    timer.start();

    // do something
    ...

    // stop timer
    timer.stop();

    // print the elapsed time in millisec
    cout << timer.getElapsedTimeInMilliSec() << " ms.\n";

    return 0;
}