如何计算毫秒级的时间差

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：

#include <stdio.h>
#include <windows.h>

int main(void) 
{
    DWORD dwLastTime = GetTickCount();
    for (int i = 0; i != 10; ++i)
    {
        DWORD dwCurrentTime = GetTickCount();
        printf("GetTickCount = %ldms TimeDiff = %ldms\n", dwCurrentTime, dwCurrentTime - dwLastTime);
        dwLastTime = dwCurrentTime;
        Sleep(500);
    }
    return 0;
}

 

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：

#include <ctime>

ULONG GetTickCountClock()
{
    return (ULONG)((LONGLONG)clock() * 1000 / CLOCKS_PER_SEC);
}

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()。

ULONG GetTickCountCalibrate()
{
    static ULONG s_ulFirstCallTick = 0;
    static LONGLONG s_ullFirstCallTickMS = 0;

    SYSTEMTIME systemtime;
    FILETIME filetime;
    GetLocalTime(&systemtime);    
    SystemTimeToFileTime(&systemtime, &filetime);
    LARGE_INTEGER liCurrentTime;
    liCurrentTime.HighPart = filetime.dwHighDateTime;
    liCurrentTime.LowPart = filetime.dwLowDateTime;
    LONGLONG llCurrentTimeMS = liCurrentTime.QuadPart / 10000;

    if (s_ulFirstCallTick == 0)
    {
        s_ulFirstCallTick = GetTickCount();
    }
    if (s_ullFirstCallTickMS == 0)
    {
        s_ullFirstCallTickMS = llCurrentTimeMS;
    }

    return s_ulFirstCallTick + (ULONG)(llCurrentTimeMS - s_ullFirstCallTickMS);
}

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：

#include <math.h>

int main(void) 
{
    int nMaxDeviation = 0;
    int nMinDeviation = 99;
    int nSumDeviation = 0;
    
    DWORD dwLastTime = GetTickCountCalibrate();
    Sleep(50);
    
    for (int i = 0; i != 1000; ++i)
    {
        DWORD dwCurrentTime = GetTickCountCalibrate();
        int nDeviation= abs(dwCurrentTime - dwLastTime - 50);
        nMaxDeviation = nDeviation > nMaxDeviation ? nDeviation : nMaxDeviation;
        nMinDeviation = nDeviation < nMinDeviation ? nDeviation : nMinDeviation;
        nSumDeviation += nDeviation;
        dwLastTime = dwCurrentTime;
        Sleep(50);
    }
    printf("nMaxDeviation = %2dms, nMinDeviation = %dms, nSumDeviation = %4dms, AverDeviation = %.3fms\n", 
           nMaxDeviation, nMinDeviation, nSumDeviation, nSumDeviation / 1000.0f);
    
    return 0;
}

比较GetTickCount、GetTickCountClock、GetTickCountCalibrate的精度如下：

GetTickCount           nMaxDeviation = 13ms, nMinDeviation = 3ms, nSumDeviation = 5079ms, AverDeviation = 5.079ms
GetTickCountClock      nMaxDeviation =  2ms, nMinDeviation = 0ms, nSumDeviation =    4ms, AverDeviation = 0.004ms
GetTickCountCalibrate  nMaxDeviation =  1ms, nMinDeviation = 0ms, nSumDeviation =    3ms, AverDeviation = 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。

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