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C++11 std::chrono库详解

时间:2021-05-05 02:16:30

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C++11 std::chrono库详解

chrono是一个time library, 源于boost,现在已经是C++标准。话说今年似乎又要出新标准了,好期待啊!

要使用chrono库,需要#include<chrono>,其所有实现均在std::chrono namespace下。注意标准库里面的每个命名空间代表了一个独立的概念。所以下文中的概念均以命名空间的名字表示!chrono是一个模版库,使用简单,功能强大,只需要理解三个概念:duration、time_point、clock

1.Durations std::chrono::duration 表示一段时间,比如两个小时,12.88秒,半个时辰,一炷香的时间等等,只要能换算成秒即可。

1 template <class Rep, class Period = ratio<1> > class duration;

其中 Rep表示一种数值类型,用来表示Period的数量,比如int float double Period是ratio类型,用来表示【用秒表示的时间单位】比如second milisecond 常用的duration<Rep,Period>已经定义好了,在std::chrono::duration下: ratio<3600, 1> hours ratio<60, 1>minutes ratio<1, 1>seconds ratio<1, 1000> microseconds ratio<1, 1000000> microseconds ratio<1, 1000000000> nanosecons 这里需要说明一下ratio这个类模版的原型:

1 template <intmax_t N, intmax_t D = 1> class ratio;

N代表分子,D代表分母,所以ratio表示一个分数值。 注意,我们自己可以定义Period,比如ratio<1, -2>表示单位时间是-0.5秒。 由于各种duration表示不同,chrono库提供了duration_cast类型转换函数。

1 template <class ToDuration, class Rep, class Period>2 constexpr ToDuration duration_cast (const duration<Rep,Period>& dtn);

典型的用法是表示一段时间:

1 // duration constructor2 #include <iostream>3 #include <ratio>4 #include <chrono>5 6 int main ()7 {8 typedef std::chrono::duration<int> seconds_type;9 typedef std::chrono::duration<int,std::milli> milliseconds_type;10 typedef std::chrono::duration<int,std::ratio<60*60>> hours_type;11 12 hours_type h_oneday (24); // 24h13 seconds_type s_oneday (60*60*24);// 86400s14 milliseconds_type ms_oneday (s_oneday); // 86400000ms15 16 seconds_type s_onehour (60*60); // 3600s17 //hours_type h_onehour (s_onehour);// NOT VALID (type truncates), use:18 hours_type h_onehour (std::chrono::duration_cast<hours_type>(s_onehour));19 milliseconds_type ms_onehour (s_onehour); // 3600000ms (ok, no type truncation)20 21 std::cout << ms_onehour.count() << "ms in 1h" << std::endl;22 23 return 0;24 }25 26 duration还有一个成员函数count()返回Rep类型的Period数量,看代码:27 28 // duration::count29 #include <iostream>// std::cout30 #include <chrono> // std::chrono::seconds, std::chrono::milliseconds31// std::chrono::duration_cast32 33 int main ()34 {35 using namespace std::chrono;36 // std::chrono::milliseconds is an instatiation of std::chrono::duration:37 milliseconds foo (1000); // 1 second38 foo*=60;39 40 std::cout << "duration (in periods): ";41 std::cout << foo.count() << " milliseconds.\n";42 43 std::cout << "duration (in seconds): ";44 std::cout << foo.count() * milliseconds::period::num / milliseconds::period::den;45 std::cout << " seconds.\n";46 47 return 0;48 }

2.Time pointsstd::chrono::time_point 表示一个具体时间,如上个世纪80年代、你的生日、今天下午、火车出发时间等,只要它能用计算机时钟表示。鉴于我们使用时间的情景不同,这个time point具体到什么程度,由选用的单位决定。一个time point必须有一个clock计时。参见clock的说明。

1 template <class Clock, class Duration = typename Clock::duration> class time_point;

下面是构造使用time_point的例子:

1 // time_point constructors2 #include <iostream>3 #include <chrono>4 #include <ctime>5 6 int main ()7 {8 using namespace std::chrono;9 10 system_clock::time_point tp_epoch; // epoch value11 12 time_point <system_clock,duration<int>> tp_seconds (duration<int>(1));13 14 system_clock::time_point tp (tp_seconds);15 16 std::cout << "1 second since system_clock epoch = ";17 std::cout << tp.time_since_epoch().count();18 std::cout << " system_clock periods." << std::endl;19 20 // display time_point:21 std::time_t tt = system_clock::to_time_t(tp);22 std::cout << "time_point tp is: " << ctime(&tt);23 24 return 0;25 }26

time_point有一个函数time_from_eproch()用来获得1970年1月1日到time_point时间经过的duration。 举个例子,如果timepoint以天为单位,函数返回的duration就以天为单位。 由于各种time_point表示方式不同,chrono也提供了相应的转换函数 time_point_cast。

1 template <class ToDuration, class Clock, class Duration>2 time_point<Clock,ToDuration> time_point_cast (const time_point<Clock,Duration>& tp);

比如计算 /

1 / time_point_cast2 #include <iostream>3 #include <ratio>4 #include <chrono>5 6 int main ()7 {8 using namespace std::chrono;9 10 typedef duration<int,std::ratio<60*60*24>> days_type;11 12 time_point<system_clock,days_type> today = time_point_cast<days_type>(system_clock::now());13 14 std::cout << today.time_since_epoch().count() << " days since epoch" << std::endl;15 16 return 0;17 }

3.Clocks std::chrono::system_clock 它表示当前的系统时钟,系统中运行的所有进程使用now()得到的时间是一致的。 每一个clock类中都有确定的time_point, duration, Rep, Period类型。 操作有: now() 当前时间time_point to_time_t() time_point转换成time_t秒 from_time_t() 从time_t转换成time_point 典型的应用是计算时间日期:

1 // system_clock example2 #include <iostream>3 #include <ctime>4 #include <ratio>5 #include <chrono>6 7 int main ()8 {9 using std::chrono::system_clock;10 11 std::chrono::duration<int,std::ratio<60*60*24> > one_day (1);12 13 system_clock::time_point today = system_clock::now();14 system_clock::time_point tomorrow = today + one_day;15 16 std::time_t tt;17 18 tt = system_clock::to_time_t ( today );19 std::cout << "today is: " << ctime(&tt);20 21 tt = system_clock::to_time_t ( tomorrow );22 std::cout << "tomorrow will be: " << ctime(&tt);23 24 return 0;25 }26

std::chrono::steady_clock 为了表示稳定的时间间隔,后一次调用now()得到的时间总是比前一次的值大(这句话的意思其实是,如果中途修改了系统时间,也不影响now()的结果),每次tick都保证过了稳定的时间间隔。 操作有: now() 获取当前时钟 典型的应用是给算法计时:

1 // steady_clock example2 #include <iostream>3 #include <ctime>4 #include <ratio>5 #include <chrono>6 7 int main ()8 {9 using namespace std::chrono;10 11 steady_clock::time_point t1 = steady_clock::now();12 13 std::cout << "printing out 1000 stars...\n";14 for (int i=0; i<1000; ++i) std::cout << "*";15 std::cout << std::endl;16 17 steady_clock::time_point t2 = steady_clock::now();18 19 duration<double> time_span = duration_cast<duration<double>>(t2 - t1);20 21 std::cout << "It took me " << time_span.count() << " seconds.";22 std::cout << std::endl;23 24 return 0;25 }26

最后一个时钟,std::chrono::high_resolution_clock 顾名思义,这是系统可用的最高精度的时钟。实际上high_resolution_clock只不过是system_clock或者steady_clock的typedef。 操作有: now() 获取当前时钟。

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