Windows下高精度定時器討論

獲得高精度時間點是可能的，但高精度時間段是比較難的，精度越高受到各方面的影響越大
只有QueryPerformanceCounter能突破1ms，內部就是一條彙編語句直接讀cpu晶振讀數，
但容易受到線程排隊和消息隊列延遲帶來的影響，不穩定

QueryPerformanceCounter
缺點是精度不夠高，優點是產生的間隔能突破1ms的限制，可以達到更小的間隔，理論上事件產生的頻率可以和系統定時器的頻率一樣
如果爲0.001則爲1ms產生一次，理論上如果Interval爲1，則以最大的頻率產生事件。即可以用Windows產生很高頻率的事件，但是由於線程的調用是要有時間的，有的時候可能會造成這個線程一直沒有得到執行，從而造成有一段時間沒有進行計數，這段時間的定時事件就沒有產生了，如果定時的頻率越高，丟失的可能性就越大。但如果用它來產生高頻隨時間變化的隨機信號還是很有價值的。這在實時仿真中尤其如此。

此外cpu佔用也很高，及時相應cpu就一定很忙

private void CountTime(long dwUs)
        {

            if (dwUs < 0) return;
            long ctr1 = 0, ctr2 = 0;
            if (freq == 0) QueryPerformanceFrequency(ref freq);
            if (QueryPerformanceCounter(ref ctr1) != 0)    // Begin timing.
            {
                do
                {
                    QueryPerformanceCounter(ref ctr2);    // Finish timing.
                } while (((ctr2 - ctr1) * 1.0 * 1000000 / freq) < dwUs);
            }
            else
            {
                Thread.Sleep(Convert.ToInt32(dwUs / 1000));
            }
        }
        [DllImport("kernel32.dll")]
        extern static short QueryPerformanceFrequency(ref long x);
        [DllImport("kernel32.dll")]
        extern static short QueryPerformanceCounter(ref long x);

Windows下要實現穩定的1ms定時是不可能的,Windows本來就不是實時操作系統,當初的設計就是不用來高精度定時,CreateWaitableTimer,SetWaitableTimer 可以精確到100納秒,但是波動性仍然很大.另外多媒體定時器也可以實現1ms的定時,不過最多隻能開16個定時器,而且實際時間波動也不小

我們知道， 在linux上， sleep函數的單位是s, 那怎麼進行微妙級別的定時呢？ 用select函數即可。 但是， 在Windows上， 強烈不建議將select函數用作定時器（該語句出自大名鼎鼎的Windows Socket這本書）， 下面我們來實戰一下：

       看程序：

#include <winsock2.h>
#include <stdio.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")

int main()
{
    WORD wVersionRequested;
    WSADATA wsaData;
    wVersionRequested = MAKEWORD(1, 1);
    WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );

    SOCKET sockClient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);


    fd_set read_set;
    struct timeval t;
    FD_ZERO(&read_set);
    FD_SET(sockClient, &read_set);
    t.tv_sec = 3;
    t.tv_usec = 0;


    int ret = select(-1, NULL, NULL, NULL, &t);
    printf("ret is %d, %d, %d\n", ret, GetLastError(), WSAEINVAL);


    closesocket(sockClient);
    WSACleanup();

    return 0;
}

       結果爲：ret is -1, 10022, 10022

       爲什麼會這樣呢？ Windows Sockets 專家Bob Quinn說過， 在Windows中， 如果select函數的第2, 3, 4個參數爲NULL， 那麼， select函數會經常返回失敗的-1.

       好， 我們來改一下程序：

#include <winsock2.h>
#include <stdio.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")

int main()
{
    WORD wVersionRequested;
    WSADATA wsaData;
    wVersionRequested = MAKEWORD(1, 1);
    WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );

    SOCKET sockClient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);


    fd_set read_set;
    struct timeval t;
    FD_ZERO(&read_set);
    FD_SET(sockClient, &read_set);
    t.tv_sec = 3;
    t.tv_usec = 0;


    int ret = select(-1, &read_set, NULL, NULL, &t); // 改動了
    printf("ret is %d, %d, %d\n", ret, GetLastError(), WSAEINVAL);


    closesocket(sockClient);
    WSACleanup();

    return 0;
}

       程序的結果爲：ret is 0, 0, 10022

       而且， 我們確實看到， 起到了3秒定時的作用。 但是， 我們看看， 這個定時明顯受制於sockClient啊， 根據之前博文的分析， 如果sockClient上有數據可讀， 那麼程序會立即返回1, 從而失去了定時的作用。

       綜上所述， 在Windows上， 不要用select函數做定時器。 而在linux上， 這麼用很常見。