std::chrono 纳秒计时器适用于 MSVC 但不适用于 GCC答案

【问题标题】：std::chrono nanosecond timer works on MSVC but not GCCstd::chrono 纳秒计时器适用于 MSVC 但不适用于 GCC
【发布时间】：2021-08-07 14:03:57
【问题描述】：

我有一个简单的程序，它使用chrono 来进行我从 MSVC 移植到 Code::Blocks 的计时。程序的显示屏显示从它开始到小数点后 16 位的增量时间。编译后，我注意到计时器仅从小数点后 6 位开始向上移动。代码不变，依然使用std::chrono::high_resolution_clock::now();的时间，然后计算我使用的delta时间

double localDeltaTime = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(m_EndTime - m_StartTime).count();
localDeltaTime = localDeltaTime / 1000000000.0;

这清楚地显示了纳秒计时，但 GCC 似乎只做微秒？这是一个已知问题吗？

编辑：

这是一个 MRE，

#include <chrono>
#include <iostream>
#include <iomanip>

int main()
{
    std::chrono::high_resolution_clock::time_point start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    std::chrono::high_resolution_clock::time_point finish = start;

    while (true)
    {
        finish = std::chrono::high_resolution_clock::now();

        long double deltaTime = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(finish - start).count();
        deltaTime /= 1000000000.0;

        std::cout << std::setprecision(25) << deltaTime << std::endl;
    }


    return 0;
}

【问题讨论】：

您使用的是哪个版本的编译器以及使用哪个命令行？
@AlessandroTeruzzi 嗯，我也刚刚意识到，我更新了 Windows，这可能也更新了我的 Visual Studio 编译器。现在它们都只适用于微秒，GCC 和 MSVC，我以前在 1607，现在在 20h2。如何检查 Visual Studio 和 gcc 上的编译器？它也通过代码块，所以它没有编译命令行。
哦，是的，MinGW32，我一直对这一切感到困惑。我对此有点陌生
请注意，不能保证计时器具有纳秒级分辨率。在我工作过的盒子上，std::chrono::high_resolution_clock 通常具有 200 纳秒左右的基本分辨率。
我什么都没做，但我认为可能是 Windows 更新搞砸了。在纳秒之前工作，现在不是。 - 至少对于视觉工作室。

标签： c++ gcc visual-c++

【解决方案1】：

这是一个已知的 MinGW 问题#5086。

它提到了这些可能的解决方法：

使用std::chrono::steady_clock
使用Boost.chrono
使用QueryPerformanceCounter Win32 API 构建your own clock

关于 MSVC：

首先，在 Windows 上，最佳的用户空间计时器分辨率为 100 ns。

在 MSVC 中，system_clock 和 steady_clock 都支持此分辨率，因此您应该会看到 7 个十进制数字发生变化。

但是写信给std::cout 需要很长的时间，大约 1 毫秒。这就是为什么您在版本中看到较大的时间步长的原因，您实际上是在测量 std::cout 时间。

我重写了测试以打印时间点的最小变化：

#include <chrono>
#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std::literals;

template<class Clock>
void runTest() {
    std::cout << typeid(Clock).name() << '\n';
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        auto start = Clock::now();
        for (;;) {
            auto finish = Clock::now();
            if (finish != start) {
                std::cout << std::fixed << std::setprecision(9) << (finish - start) / 1.0s << '\n';
                break;
            }
        }
    }
}

int main() {
    runTest<std::chrono::system_clock>();
    runTest<std::chrono::steady_clock>();
    runTest<std::chrono::high_resolution_clock>();
}

这是我得到的输出：

MSVC 19.28（VS 2019）：

struct std::chrono::system_clock
0.000000200
0.000000100
0.000000100
0.000000100
0.000000100
struct std::chrono::steady_clock
0.000000100
0.000000100
0.000000100
0.000000200
0.000000100
struct std::chrono::steady_clock
0.000000200
0.000000100
0.000000100
0.000000100
0.000000100

MinGW-w64 GCC 10.2.0（Rev1，由 MSYS2 项目构建）：

NSt6chrono3_V212system_clockE
0.000999200
0.000998600
0.000999900
0.001000800
0.000999400
NSt6chrono3_V212steady_clockE
0.000000100
0.000000100
0.000000100
0.000000100
0.000000100
NSt6chrono3_V212system_clockE
0.000999900
0.001001900
0.001006200
0.001016600
0.000980700

所以在 MinGW 的情况下，我们可以看到至少 steady_clock 提供 100 ns 分辨率，但不幸的是 high_resolution_clock 是 system_clock 的别名。

【讨论】：