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c语言如何精确到毫秒

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c语言如何精确到毫秒

C语言精确到毫秒的方法主要有以下几种：使用时间函数、利用高分辨率计时器、使用第三方库。下面将详细介绍其中一种方法，并展开具体描述。

使用时间函数：在C语言中，标准库提供了多种时间函数，我们可以通过这些函数来获取精确到毫秒的时间。具体来说，可以使用clock_gettime()函数，该函数提供了高分辨率的时间测量，可以精确到纳秒级别。通过合理使用该函数，可以实现精确到毫秒的时间测量。

#include <stdio.h>


#include <time.h>


void get_current_time_in_milliseconds() {


    struct timespec ts;


    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts);


    long milliseconds = ts.tv_sec * 1000 + ts.tv_nsec / 1000000;


    printf("Current time in milliseconds: %ldn", milliseconds);


}


int main() {


    get_current_time_in_milliseconds();


    return 0;


}

在上述代码中，clock_gettime()函数用于获取当前时间，ts.tv_sec为秒部分，ts.tv_nsec为纳秒部分。通过将秒部分转换为毫秒并加上纳秒部分的毫秒值，可以得到当前时间的毫秒值。

一、时间函数

1.1、使用clock_gettime函数

clock_gettime是POSIX标准中提供的高分辨率时间测量函数。它可以提供纳秒级别的精确度，因此可以很容易地转换为毫秒。

#include <stdio.h>


#include <time.h>


void get_time_with_clock_gettime() {


    struct timespec ts;


    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts);


    long milliseconds = ts.tv_sec * 1000 + ts.tv_nsec / 1000000;


    printf("Current time in milliseconds: %ldn", milliseconds);


}


int main() {


    get_time_with_clock_gettime();


    return 0;


}

在这个示例中，clock_gettime获取了当前的时间，并将秒和纳秒转换为毫秒，然后输出结果。

1.2、使用gettimeofday函数

虽然gettimeofday已经不推荐使用，但它仍然是一个可以获取微秒级别时间的函数。通过将微秒转换为毫秒，我们也可以实现精确的时间测量。

#include <stdio.h>


#include <sys/time.h>


void get_time_with_gettimeofday() {


    struct timeval tv;


    gettimeofday(&tv, NULL);


    long milliseconds = tv.tv_sec * 1000 + tv.tv_usec / 1000;


    printf("Current time in milliseconds: %ldn", milliseconds);


}


int main() {


    get_time_with_gettimeofday();


    return 0;


}

在这个例子中，gettimeofday函数获取了当前时间，将秒和微秒转换为毫秒后输出结果。

二、高分辨率计时器

2.1、使用QueryPerformanceCounter（Windows平台）

在Windows平台上，可以使用QueryPerformanceCounter和QueryPerformanceFrequency来获取高分辨率的时间测量。

#include <windows.h>


#include <stdio.h>


void get_time_with_query_performance_counter() {


    LARGE_INTEGER frequency, counter;


    QueryPerformanceFrequency(&frequency);


    QueryPerformanceCounter(&counter);


    double milliseconds = (double)counter.QuadPart / frequency.QuadPart * 1000;


    printf("Current time in milliseconds: %.3fn", milliseconds);


}


int main() {


    get_time_with_query_performance_counter();


    return 0;


}

在这个示例中，QueryPerformanceFrequency获取计数器的频率，QueryPerformanceCounter获取当前的计数器值。通过将计数器值除以频率并乘以1000，可以得到当前时间的毫秒值。

三、第三方库

3.1、使用Boost库

Boost库提供了许多实用的功能，包括高分辨率的时间测量。Boost.Chrono库可以非常方便地获取精确到毫秒的时间。

#include <boost/chrono.hpp>


#include <iostream>


void get_time_with_boost_chrono() {


    boost::chrono::high_resolution_clock::time_point now = boost::chrono::high_resolution_clock::now();


    boost::chrono::milliseconds ms = boost::chrono::duration_cast<boost::chrono::milliseconds>(now.time_since_epoch());


    std::cout << "Current time in milliseconds: " << ms.count() << std::endl;


}


int main() {


    get_time_with_boost_chrono();


    return 0;


}

在这个示例中，Boost.Chrono库提供了高分辨率的时钟，通过duration_cast将时间转换为毫秒并输出结果。

3.2、使用<chrono>库（C++11及以上）

C++11引入了<chrono>库，可以方便地获取高分辨率的时间。

#include <chrono>


#include <iostream>


void get_time_with_chrono() {


    auto now = std::chrono::high_resolution_clock::now();


    auto ms = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(now.time_since_epoch());


    std::cout << "Current time in milliseconds: " << ms.count() << std::endl;


}


int main() {


    get_time_with_chrono();


    return 0;


}

在这个示例中，<chrono>库提供了高分辨率的时钟，通过duration_cast将时间转换为毫秒并输出结果。

四、时间测量的实际应用

4.1、性能测试

在软件开发中，性能测试是非常重要的一环。通过精确到毫秒的时间测量，可以更准确地评估程序的性能。

#include <stdio.h>


#include <time.h>


void some_function() {


    // 模拟一些操作


    for (volatile int i = 0; i < 1000000; ++i);


}


int main() {


    struct timespec start, end;


    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &start);


    some_function();


    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &end);


    long milliseconds = (end.tv_sec - start.tv_sec) * 1000 + (end.tv_nsec - start.tv_nsec) / 1000000;


    printf("Time taken: %ld millisecondsn", milliseconds);


    return 0;


}

在这个示例中，通过测量some_function的执行时间，可以评估其性能。

4.2、实时系统

在实时系统中，精确的时间测量尤为重要。例如，在嵌入式系统中，需要精确控制每一个任务的执行时间，以确保系统的实时性。

#include <stdio.h>


#include <time.h>


#include <unistd.h>


void task() {


    // 模拟任务


    usleep(500000); // 500毫秒


}


int main() {


    struct timespec start, end;


    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &start);


    task();


    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &end);


    long milliseconds = (end.tv_sec - start.tv_sec) * 1000 + (end.tv_nsec - start.tv_nsec) / 1000000;


    printf("Task time: %ld millisecondsn", milliseconds);


    return 0;


}

在这个示例中，通过测量任务的执行时间，可以确保任务在预定的时间内完成。

五、其他高精度时间测量方法

5.1、使用内核计时器

在某些系统中，可以直接访问内核提供的高精度计时器。例如，在Linux系统中，可以使用perf_event_open接口来获取高精度的时间测量。

#include <stdio.h>


#include <sys/ioctl.h>


#include <linux/perf_event.h>


#include <unistd.h>


#include <stdint.h>


void get_time_with_perf_event() {


    struct perf_event_attr pea;


    int fd;


    uint64_t id;


    struct read_format {


        uint64_t value;


        uint64_t time_enabled;


        uint64_t time_running;


        uint64_t id;


    } rf;


    memset(&pea, 0, sizeof(struct perf_event_attr));


    pea.type = PERF_TYPE_HARDWARE;


    pea.size = sizeof(struct perf_event_attr);


    pea.config = PERF_COUNT_HW_CPU_CYCLES;


    pea.disabled = 1;


    pea.exclude_kernel = 1;


    pea.exclude_hv = 1;


    pea.read_format = PERF_FORMAT_GROUP | PERF_FORMAT_ID;


    fd = syscall(__NR_perf_event_open, &pea, 0, -1, -1, 0);


    if (fd == -1) {


        fprintf(stderr, "Error opening leader %llxn", pea.config);


        exit(EXIT_FAILURE);


    }


    ioctl(fd, PERF_EVENT_IOC_ID, &id);


    ioctl(fd, PERF_EVENT_IOC_RESET, PERF_IOC_FLAG_GROUP);


    ioctl(fd, PERF_EVENT_IOC_ENABLE, PERF_IOC_FLAG_GROUP);


    // 模拟一些操作


    for (volatile int i = 0; i < 1000000; ++i);


    ioctl(fd, PERF_EVENT_IOC_DISABLE, PERF_IOC_FLAG_GROUP);


    read(fd, &rf, sizeof(struct read_format));


    printf("Time taken: %lu millisecondsn", rf.time_running / 1000000);


    close(fd);


}


int main() {


    get_time_with_perf_event();


    return 0;


}

在这个示例中，perf_event_open接口提供了高精度的时间测量，通过读取计时器的值，可以获取精确的时间。

5.2、使用硬件计时器

在某些嵌入式系统中，可以直接访问硬件计时器。例如，在ARM架构的系统中，可以使用Cycle Counter来获取高精度的时间测量。

#include <stdio.h>


#include <stdint.h>


static inline uint32_t get_cycle_count(void) {


    uint32_t cc;


    asm volatile ("MRS %0, PMCCNTR_EL0" : "=r" (cc));


    return cc;


}


void get_time_with_cycle_counter() {


    uint32_t start, end;


    start = get_cycle_count();


    // 模拟一些操作


    for (volatile int i = 0; i < 1000000; ++i);


    end = get_cycle_count();


    printf("Cycle count: %un", end - start);


}


int main() {


    get_time_with_cycle_counter();


    return 0;


}

在这个示例中，通过读取Cycle Counter的值，可以获取操作的周期数，从而计算出操作的时间。

总结

通过上述方法，可以在C语言中实现精确到毫秒的时间测量。不同的方法适用于不同的场景，可以根据具体需求选择合适的方法。使用时间函数、利用高分辨率计时器、使用第三方库，都是实现高精度时间测量的有效途径。在实际应用中，选择合适的方法可以确保程序的性能和实时性。

相关问答FAQs：

1. 如何在C语言中实现精确到毫秒的计时？
在C语言中，可以使用系统提供的时间函数来实现精确到毫秒的计时。可以使用clock函数获取程序运行的时钟周期数，然后通过除以CLOCKS_PER_SEC得到秒数，再乘以1000得到毫秒数。

2. 如何在C语言中延时精确到毫秒？
在C语言中，可以使用usleep函数来实现精确到毫秒的延时。可以通过将毫秒数转换为微秒数，并传递给usleep函数来实现延时。

3. 如何在C语言中测量函数执行时间精确到毫秒？
在C语言中，可以使用clock函数来测量函数的执行时间。可以在函数开始处调用clock函数获取开始时间，在函数结束处调用clock函数获取结束时间，然后计算时间差并转换为毫秒。这样可以精确测量函数的执行时间。

原创文章，作者：Edit1，如若转载，请注明出处：https://docs.pingcode.com/baike/966661

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