Warum unterscheidet sich die Präzision von „std::chrono::high_resolution_clock“ von den gemessenen Werten?

Warum stimmt die Genauigkeit von std::chrono::high_resolution_clock nicht mit dem gemessenen Wert überein?

Problem:

Im folgenden Testprogramm versucht das Programm, die Ausführungszeit von std::cout zu messen, die erhaltenen Messergebnisse sind jedoch nicht vorhanden konsistent und betragen immer 1 oder 2 Mikrosekunden. Dies liegt daran, dass die Genauigkeit von std::chrono::high_resolution_clock nicht 100 Nanosekunden zu betragen scheint oder es ein Problem mit dem Code gibt, der die Ausführungszeit von std::cout misst.

#include <iostream>
#include <chrono>

using std::chrono::nanoseconds;
using std::chrono::duration_cast;

int main()
{
    std::cout << "Resolution (nano) = " << (double) std::chrono::high_resolution_clock::period::num / 
                                          std::chrono::high_resolution_clock::period::den * 
                                          1000 * 1000 * 1000 << std::endl;

    auto t1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    std::cout << "How many nanoseconds does std::cout take?" << std::endl;
    auto t2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();

    auto diff = t2 - t1;
    nanoseconds ns = duration_cast<nanoseconds>(diff);

    std::cout << "std::cout takes " << ns.count() << " nanoseconds" 
              << std::endl;
}

Antwort:

In Visual Studio 2012 ist std::chrono::high_resolution_clock als system_clock definiert, was zu einer schlechten Genauigkeit führt (ca. 1 ms). ). Für eine höhere Genauigkeit kann die folgende benutzerdefinierte hochauflösende Uhr verwendet werden:

HighResClock.h

struct HighResClock
{
    typedef long long                              rep;
    typedef std::nano                              period;
    typedef std::chrono::duration<rep, period>     duration;
    typedef std::chrono::time_point<HighResClock>  time_point;
    static const bool is_steady = true;

    static time_point now();
};

HighResClock.cpp

namespace
{
    const long long g_Frequency = []() -> long long
    {
        LARGE_INTEGER frequency;
        QueryPerformanceFrequency(&frequency);
        return frequency.QuadPart;
    }();
}

HighResClock::time_point HighResClock::now()
{
    LARGE_INTEGER count;
    QueryPerformanceCounter(&count);
    return time_point(duration(count.QuadPart * static_cast<rep>(period::den) / g_Frequency));
}

Diese Uhr kann anstelle von std::chrono::high_resolution_clock für eine hochpräzise Zeitmessung verwendet werden.

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