如何统计毫秒级的时间差

计算毫秒级的时间差算是一个常见的需求吧...

手头上是windows编程的项目，所以首先就想到的是GetTickCount()，但MSDN上这么说：

写个程序试一下吧：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <windows.h>
 3
 4 int main(void)
 5 {
 6     DWORD dwLastTime = GetTickCount();
 7     for (int i = 0; i != 10; ++i)
 8     {
 9         DWORD dwCurrentTime = GetTickCount();
10         printf("GetTickCount = %ldms TimeDiff = %ldms\n", dwCurrentTime, dwCurrentTime - dwLastTime);
11         dwLastTime = dwCurrentTime;
12         Sleep(500);
13     }
14     return 0;
15 }

可以看到，算了10次，每次偏差一般都有1ms，更有甚者，达到15ms，跟MSDN里说的实际精度一样。

所以，用GetTickCount()计算毫秒级的时间差是不靠谱的！

那下面，如何满足我们的需求呢？

需求1：计算毫秒级别的时间差。

需求2：返回值最好是unsigned long级别的，以便与现有代码保持兼容。

解决方案1:

clock_t clock(void);

这个函数返回的是从程序启动到当前时刻所经历的CPU时钟周期数。将这个函数封装一下即可：

1 #include <ctime>
2
3 ULONG GetTickCountClock()
4 {
5     return (ULONG)((LONGLONG)clock() * 1000 / CLOCKS_PER_SEC);
6 }

测试结果：

解决方案2：

SYSTEMTIME FILETIME 

通过SYSTEMTIME和FILETIME，我们可以得到距离1601年1月1日凌晨所经历的时间，单位是100纳秒。

这个时间肯定是足够精确了，但是得到的数值是一个LONGLONG，没关系，我们可以用这个时间来校准原生的GetTickCount()。

 1 ULONG GetTickCountCalibrate()
 2 {
 3     static ULONG s_ulFirstCallTick = 0;
 4     static LONGLONG s_ullFirstCallTickMS = 0;
 5
 6     SYSTEMTIME systemtime;
 7     FILETIME filetime;
 8     GetLocalTime(&systemtime);
 9     SystemTimeToFileTime(&systemtime, &filetime);
10     LARGE_INTEGER liCurrentTime;
11     liCurrentTime.HighPart = filetime.dwHighDateTime;
12     liCurrentTime.LowPart = filetime.dwLowDateTime;
13     LONGLONG llCurrentTimeMS = liCurrentTime.QuadPart / 10000;
14
15     if (s_ulFirstCallTick == 0)
16     {
17         s_ulFirstCallTick = GetTickCount();
18     }
19     if (s_ullFirstCallTickMS == 0)
20     {
21         s_ullFirstCallTickMS = llCurrentTimeMS;
22     }
23
24     return s_ulFirstCallTick + (ULONG)(llCurrentTimeMS - s_ullFirstCallTickMS);
25 }

测试结果：

精度比较

每隔50ms获取一次当前时刻，对比TimeDiff与50之间的差距，统计1000次：

 1 #include <math.h>
 2
 3 int main(void)
 4 {
 5     int nMaxDeviation = 0;
 6     int nMinDeviation = 99;
 7     int nSumDeviation = 0;
 8
 9     DWORD dwLastTime = GetTickCountCalibrate();
10     Sleep(50);
11
12     for (int i = 0; i != 1000; ++i)
13     {
14         DWORD dwCurrentTime = GetTickCountCalibrate();
15         int nDeviation= abs(dwCurrentTime - dwLastTime - 50);
16         nMaxDeviation = nDeviation > nMaxDeviation ? nDeviation : nMaxDeviation;
17         nMinDeviation = nDeviation < nMinDeviation ? nDeviation : nMinDeviation;
18         nSumDeviation += nDeviation;
19         dwLastTime = dwCurrentTime;
20         Sleep(50);
21     }
22     printf("nMaxDiff = %2dms, nMinDiff = %dms, nSumDiff = %4dms, AverDiff = %.3fms\n",
23            nMaxDeviation, nMinDeviation, nSumDeviation, nSumDeviation / 1000.0f);
24
25     return 0;
26 }

比较GetTickCount、GetTickCountClock、GetTickCountCalibrate的精度如下：

1 GetTickCount           nMaxDiff = 13ms, nMinDiff = 3ms, nSumDiff = 5079ms, AverDiff = 5.079ms
2 GetTickCountClock      nMaxDiff =  2ms, nMinDiff = 0ms, nSumDiff =    4ms, AverDiff = 0.004ms
3 GetTickCountCalibrate  nMaxDiff =  1ms, nMinDiff = 0ms, nSumDiff =    3ms, AverDiff = 0.003ms

可以看到，原生的GetTickCount误差过大，最大误差13ms，平均误差5ms，肯定无法满足毫秒级的计时需求。

GetTickCountClock与GetTickCountCalibrate在精度上相差无几，都可以满足毫秒级的计时需求。

区别在于，GetTickCountClock是从当前程序运行开始计时，GetTickCountCalibrate是从系统启动开始计时。

有关溢出

4个字节的ULONG最大值是4294967296ms，也就是49.7天，超过这个值就会溢出。