C++11 std::chrono庫詳解

　　所謂的詳解只不過是參考www.cplusplus.com的說明整理了一下，因為沒發現別人有詳細講解。

　　chrono是一個time library, 源於boost，現在已經是C++標准。話說今年似乎又要出新標准了，好期待啊！ 

　　要使用chrono庫，需要#include<chrono>，其所有實現均在std::chrono namespace下。注意標准庫里面的每個命名空間代表了一個獨立的概念。所以下文中的概念均以命名空間的名字表示！ chrono是一個模版庫，使用簡單，功能強大，只需要理解三個概念：duration、time_point、clock

 

1.Durations

std::chrono::duration 表示一段時間，比如兩個小時，12.88秒，半個時辰，一炷香的時間等等，只要能換算成秒即可。

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

 

其中

Rep表示一種數值類型，用來表示Period的數量，比如int float double

Period是ratio類型，用來表示【用秒表示的時間單位】比如second milisecond

常用的duration<Rep,Period>已經定義好了，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

 

這里需要說明一下ratio這個類模版的原型：

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

 

N代表分子，D代表分母，所以ratio表示一個分數值。

注意，我們自己可以定義Period，比如ratio<1, -2>表示單位時間是-0.5秒。

 

由於各種duration表示不同，chrono庫提供了duration_cast類型轉換函數。

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時間：

 

 1 // duration constructor  2 #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); // 24h 13 seconds_type s_oneday (60*60*24); // 86400s 14 milliseconds_type ms_oneday (s_oneday); // 86400000ms 15 16 seconds_type s_onehour (60*60); // 3600s 17 //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還有一個成員函數count()返回Rep類型的Period數量，看代碼： 27 28 // duration::count 29 #include <iostream> // std::cout 30 #include <chrono> // std::chrono::seconds, std::chrono::milliseconds 31 // std::chrono::duration_cast 32 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 second 38 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 points

std::chrono::time_point 表示一個具體時間，如上個世紀80年代、你的生日、今天下午、火車出發時間等，只要它能用計算機時鍾表示。鑒於我們使用時間的情景不同，這個time point具體到什么程度，由選用的單位決定。一個time point必須有一個clock計時。參見clock的說明。

 

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

 

 

下面是構造使用time_point的例子：

 1 // time_point constructors  2 #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 value 11 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有一個函數time_from_eproch()用來獲得1970年1月1日到time_point時間經過的duration。

舉個例子，如果timepoint以天為單位，函數返回的duration就以天為單位。

 

由於各種time_point表示方式不同，chrono也提供了相應的轉換函數 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);

 

比如計算

/

 1 / time_point_cast  2 #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 它表示當前的系統時鍾，系統中運行的所有進程使用now()得到的時間是一致的。

每一個clock類中都有確定的time_point, duration, Rep, Period類型。

操作有：

now() 當前時間time_point

to_time_t() time_point轉換成time_t秒

from_time_t() 從time_t轉換成time_point

典型的應用是計算時間日期：

 1 // system_clock example  2 #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 為了表示穩定的時間間隔，后一次調用now()得到的時間總是比前一次的值大（這句話的意思其實是，如果中途修改了系統時間，也不影響now()的結果），每次tick都保證過了穩定的時間間隔。

操作有：

now() 獲取當前時鍾

典型的應用是給算法計時：

 1 // steady_clock example  2 #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 

 

最后一個時鍾，std::chrono::high_resolution_clock 顧名思義，這是系統可用的最高精度的時鍾。實際上high_resolution_clock只不過是system_clock或者steady_clock的typedef。

操作有：

now() 獲取當前時鍾。

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chrono庫還有幾個小特性，但是像這種工具庫，本着夠用則已的態度，就不求全責備了。

（全文完）