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如何用C语言实现纳秒级精度的计时?

Susan Sarandon
Susan Sarandon原创
2024-12-22 08:41:091043浏览

How to Achieve Nanosecond-Precision Timing in C  ?

C 语言中用于精确纳秒计时的定时器函数

简介

准确测量时间间隔在各种应用中至关重要,尤其是处理高速流程时。本文解决了在 C 中使用 Clock_t 测量时间的常见问题,因为它仅提供以秒为单位的结果。我们将探索使用 Linux 的clock_gettime() 和 Windows 的 QueryPerformanceCounter 的替代方法来获取纳秒精度的时间测量。

Linux 的clock_gettime()

对于 Linux 系统, Clock_gettime() 函数提供了更精确的计时器。以下代码片段演示了其用法:

#include <sys/time.h>
#include <iostream>

int main() {
  timespec ts;
  clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts); // CLOCK_REALTIME for real-world time
  std::cout << "Nanoseconds: " << ts.tv_nsec << "\n";
  return 0;
}

Windows 版 QueryPerformanceCounter

在 Windows 上,可以使用 QueryPerformanceCounter 函数进行高精度计时:

#include <Windows.h>
#include <iostream>

int main() {
  LARGE_INTEGER start, end, frequency;
  QueryPerformanceFrequency(&frequency);
  QueryPerformanceCounter(&start);
  // Run some code you want to time
  QueryPerformanceCounter(&end);
  double timeInNanos = (double)(end.QuadPart - start.QuadPart) * 1000000000.0 / frequency.QuadPart;
  std::cout << "Nanoseconds: " << timeInNanos << "\n";
  return 0;
}

额外注意事项

  • 多处理器:使用多个处理器时,确保所使用的计时器函数考虑到线程在处理器之间移动的可能性非常重要。
  • 硬件问题:某些芯片组可能会出现某些计时器功能的限制,因此建议验证特定硬件配置中的功能。

通过利用这些方法,开发人员可以在 C 语言中获得纳秒精度的准确时间测量,从而实现精确的基准测试和时序敏感的应用程序。

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