C++11中的chrono库详解

C++11中的chrono库提供了一种方便的方法来处理时间和日期。它具有高度的可移植性和更好的精度。 我们将了解该库中主要的三个组件：duration，time_point和clock。

duration

duration表示一段时间，它拥有以下属性：

• 精度：例如浮点、整数
• 长度：例如秒、毫秒、微秒、纳秒

在 chrono 库中，duration 由两个模板参数定义：

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

其中 Rep 表示 duration 的长度和精度，Period 表示 Rep 的单位。即 duration<Rep, Period> 表示长度为 Rep 的时间，以Period为单位。

下面示例展示了如何创建一个 duration 并计算下一个时间点：

#include <chrono>
#include <iostream>

int main()
{
    // 创建 1 秒钟长的 duration
    std::chrono::duration<int> one_sec(1);

    // 使用 duration 计算下一个时间点
    auto next_time = std::chrono::steady_clock::now() + one_sec;

    // 输出下一个时间点
    std::cout << std::chrono::system_clock::to_time_t(next_time) << std::endl;
    return 0;
}

上面的代码中，我们使用了 steady_clock::now() 获取了当前时间，然后加上了一个 duration，用于计算下一个时间点。注意，在不同的 clock 中，now() 函数可以产生不同的时间类型。

time_point

time_point 表示一个时刻，它由一个特定的 clock 和一个 duration 组成，如下所示：

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

其中 Clock 表示时钟，可以是 system_clock、steady_clock 或 high_resolution_clock，Duration 表示该时钟的一小段时间长度。

下面是一个示例，我们可以在 time_point 上操作和比较：

#include <chrono>
#include <iostream>

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

    // do some work

    std::chrono::steady_clock::time_point end = std::chrono::steady_clock::now();

    // 输出工作时间长度
    std::cout << "Work took "
              << std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(end - start).count()
              << " microseconds\n";

    return 0;
}

在上面的示例中，我们使用 steady_clock 获取了某个时刻，然后再次使用同一个 clock 获取另一个时刻，在输出时两个时刻相减并使用 duration_cast 将其转换为微秒。

clock

clock 是一个类模板，它提供了一组函数来访问其时间度量标准和来自系统时钟的时间。C++11 标准中提供了 3 种类型的时钟类，它们分别是：

• system_clock ：从系统时间中获取当前时间，可以用于计算时间点，但并不具有精确性，并且可能受其他进程或系统时钟设置/更改的影响。
• steady_clock ：一般来说，它是最稳定的，这对于需要准确测量时间的应用程序非常有用。 steady_clock 不保证单调增长，并且可以因操作系统调整钟表而跳跃。
• high_resolution_clock ：提供了自协调且单调递增的时钟，通常是通过使用计时器/性能计数器实现的，可以提供非常细粒度的时间度量。

下方是一个使用system_clock 和 steady_clock 的示例：

#include <chrono>
#include <iostream>

int main()
{
    // 使用 system_clock 获取当前时间
    std::chrono::system_clock::time_point system_now = std::chrono::system_clock::now();

    // 使用 steady_clock 获取当前时间
    std::chrono::steady_clock::time_point steady_now = std::chrono::steady_clock::now();

    return 0;
}

在上述示例中，我们使用系统时钟获取了当前时间，并使用 steady 时钟获取了另一个时间点。

结论

chrono 库提供了一种强大的工具来处理时间和日期。我们可以通过使用 duration、time_point 和 clock，来精确地计时和计算时间，使得程序更加可靠。