用Windows API编写一个精确定时的循环

 

这几天跟网友讨论一个程序优化问题时，遇到一个需要延时的循环，结合我所知道的知识，并突发灵感，想到了用Windows系统提供的定时器API写一个精确延时循环的方法。

问题原本是这个样子的，就是说，在一个循环中执行一些操作后，需要用Sleep这个函数，延迟一定时间后，在执行下一轮循环，伪代码如下：

for(int i = 0; i < MaxCount;i++)

{

     dosomething();

     Sleep(SleepTime);

}

基于Sleep延时的不稳定，不精确性，这个循环延时，效果非常的糟糕，我想到的改进办法就是使用Waitable Timer内核对象来精确延时改造循环，因为这个内核对象可以精确定时到1ms这个量级，当然改造后，可以精确定时到100纳秒这么水平，首先我们来看看，如何改造成精确1ms一次的循环：

    HANDLE hTimer = NULL;

    LARGE_INTEGER liDueTime;

    liDueTime.QuadPart = -1;

    hTimer = CreateWaitableTimer(NULL, FALSE, NULL);

    if (NULL == hTimer)

    {

        //错误处理

    }

    LONG lCycle = 1;  //1毫秒触发一次

    if (!SetWaitableTimer(hTimer, &liDueTime, lCycle, NULL, NULL, 0))

    {

        //错误处理

    }

    int i = MaxCount;

    while( (i > 0) && WaitForSingleObject(hTimer, INFINITE) != WAIT_OBJECT_0)

    {//循环

        dosomething();

        --i;

    }

像上面这样我们就得到一个1ms执行一次的循环，当然看似程序有点复杂，但是这个复杂性只是一种表面的，实际上我们得到了一个1毫秒循环一次的循环，当然这个需要你确定你的dosomething这样的循环体函数的执行时间是1毫秒以内的，否则这个延时就没有意义了。

接着我们再来考虑如何得到一个精确到100纳秒一次的循环，这个就需要一点技巧了，首先我们不能再创建自动重置的计时器对象，而要改为手工，因为100纳秒这个精度只有再次调用SetWaitableTimer才能得到，所以必须要手工重置，每次都调用一下这个函数，重置等待100纳秒，不啰嗦了，上代码：

    HANDLE hTimer = NULL;

    LARGE_INTEGER liDueTime;

    liDueTime.QuadPart = 1;

    hTimer = CreateWaitableTimer(NULL, TRUE, NULL);

    if (NULL == hTimer)

    {

        //出错处理

    }

   

    if (!SetWaitableTimer(hTimer, &liDueTime, 0, NULL, NULL, 0))

    {

        //出错处理

    }

    int i = MaxCount;

    while( (i > 0) && WaitForSingleObject(hTimer, INFINITE) != WAIT_OBJECT_0)

    {

        dosomething();

        if (!SetWaitableTimer(hTimer, &liDueTime, 0, NULL, NULL, 0))

        {

            //出错处理

            break;

        }

        --i;

    }

这段代码和前段代码，有些细节方面的差异，仔细看代码就知道了，不再赘述。而需要提醒注意的就是，这个实际上是使每次dosomething都间隔100纳秒调用，与前一个循环逻辑上是不同的，所以这个要特别注意，当然通过把SetWaitableTimer函数调整到dosomething之前，就可以得到与前一个循环逻辑一致的循环了，这不是什么难事，当然这个就需要你的函数一定要在100纳秒以内干完活，否则，延时就没有什么意义了。

最后，还是提醒下吧，liDueTime本质是个64位的变量，在作为SetWaitableTimer函数的参数时，它的最小时间单位就是100纳秒，这样你赋值1就表示1*100纳秒，2就表示200纳秒，以此类推，但是你没法指定小数来得到1.5*100纳秒这样的数，这就是100纳秒为单位的确切含义，100纳秒就成了不可逾越的鸿沟。当然对于一般目的的程序来说，这足够了。同样的那个lCycle参数的含义也是一样的，只是单位是1毫秒最小，无法再小了，同时第二个定时循环中没有用这个参数，在这种情况下用它也是没有什么意义的。

至此精确延时循环的编写方法就介绍完了，他可以用于不用消息循环，而需要周期性操作的场合，比如周期性的发送一个数据包，周期性的轮询一个设备的状态等。