C++ 微秒級代碼運行時間測量：QueryPerformanceCounter RAII 封裝

背景

GetTickCount/timeGetTime 精度僅 ~10-15ms，無法測量微秒級代碼段。Windows 提供高精度計數器 QueryPerformanceCounter (QPC) + QueryPerformanceFrequency (QPF)，基於 CPU 時鐘週期，精度可達納秒級。

RAII 封裝類 CPrintfCodeTime

class CPrintfCodeTime {
public:
    explicit CPrintfCodeTime(const char* vCodeName)
        : m_strName(vCodeName ? vCodeName : "")
    {
        LARGE_INTEGER t; QueryPerformanceCounter(&t);
        m_llStart = t.QuadPart;
    }

    ~CPrintfCodeTime() {
        LARGE_INTEGER tEnd, freq;
        QueryPerformanceCounter(&tEnd);
        QueryPerformanceFrequency(&freq);

        double elapsedMs = double(tEnd.QuadPart - m_llStart) * 1000.0 / freq.QuadPart;

        char buf[128];
        #ifndef __BORLANDC__
        sprintf_s(buf, "運行時間: %.3f ms\n", elapsedMs);
        #else
        sprintf(buf, "運行時間: %.3f ms\n", elapsedMs);
        #endif
        OutputDebugStringA((m_strName + buf).c_str());
    }

private:
    std::string m_strName;
    long long m_llStart;
};

使用示例

void heavyFunction() {
    CPrintfCodeTime timer("heavyFunction: "); // 構造即開始計時
    // ... 耗時操作 ...
} // 析構自動打印耗時到調試輸出

關鍵點

1. 構造函數記錄起始計數，析構函數計算差值並輸出，利用作用域自動管理，無需手動調用開始/結束。
2. LARGE_INTEGER.QuadPart 為 64 位計數值，防溢出。
3. 頻率 freq 通常恆定，可靜態緩存避免重複查詢。
4. OutputDebugStringA 輸出到調試器（Visual Studio 輸出窗口、DbgView 等），不干擾標準輸出。
5. 跨平台替代：Linux 用 clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, ...)，C++20 用 std::chrono::high_resolution_clock。

注意事項

• QPC 在多核/變頻 CPU 上可能不單調，長時間測量建議鎖定核心或用 SetThreadAffinityMask。
• 極短代碼段（<1μs）測量受系統調度干擾大，建議循環多次取平均。
• sprintf_s 為 MSVC 安全版本，跨平台代碼用 snprintf。