C++標準庫：chrono

sgqmax發表於2024-11-01
C++

ratio

先看一下ratio的定義

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

ratio是由非型別引數定義的模板，用來定義一個比率N/D，如ratio<1,-2>表示-0.5

標準庫中定義的常用ratio型別

type definition 說明
ratio<1,1000> std::milli 1/1000
ratio<1,1000000> std::micro 1/1000000
ratio<1,1000000000> std::nano 1/100000000
... ... ...

duration

duration的定義

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

表示一個時間段，時間的單位由ratio指定，如Period=ratio<60,1>，表示60/1秒，預設為1/1，即預設時間單位為1s

如下時間段的定義

std::chrono::duration<int> seconds(2);            // 表示2秒
std::chrono::duration<int,std::milli> ms(2);      // 表示2毫秒
std::chrono::duration<int,std::ratio<60>> min(2); // 表示2分鐘

標準庫中定義的常用duration型別

std::chrono::hours
std::chrono::minutes
std::chrono::seconds
std::chrono::milliseconds
std::chrono::microseconds
std::chrono::nanoseconds

成員函式count()返回Rep型別的Period的數量

std::chrono::duration<int,std::ratio<60*60*24>> one_day(2); // 2 days
one_day.count();

標準庫還提供了duration_cast用於轉換duration型別

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

如下時間段的轉換

// 2s
std::chrono::duration<int> seconds(2);
// s to min
auto minutes= std::chrono::duration_cast<duration<double,std::ratio<60>>>(seconds);

time_point

由時鐘表示的時間點，一個time_point必須由一個 clock 計時

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

獲取當前系統時間

// get time
std::chrono::system_clock::time_point now= std::chrono::system_clock::now();

// to time_t
std::time_t now_c= std::chrono::system_clock::to_time_t(now);
std::cout<< ctime(&now_c);

標準庫還提供了time_point_cast用於指定時間單位
函式原型如下

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

如下應用，將當前時間與紀元（Thu Jan 1 08:00:00 1970）間隔天數列印

typedef std::chrono::duration<int,std::ratio<60*60*24>> Day;

time_point<system_clock,Day> today= time_point_cast<Day>(system_clock::now());
std::cout<< today.time_since_epoch().count();

時鐘

每一個時鐘類中都有確定的time_point、duration、Rep和Period

system_clock

std::chrono::system_clock表示當前系統時鐘

成員函式

函式名 說明
now() 獲取當前時間time_point
to_time_t() 將time_point轉換成time_t
from_time_t() 將time_t轉換成time_point

如下示例，在當前時間上增加一天，並列印

std::chrono::duration<int,std::ratio<60*60*24>> one_day(1);
system_clock::time_point today= system_clock::now();
system_clock::time_point tomorrow= today+one_day;

std::time_t tt;
tt= system_clock::to_time_t(today);
std::cout<< ctime(&tt);

缺點：system_clock系統時鐘可以修改，如網路對時，所以計時可能不準

steady_clock

該時鐘不可修改，每次 tick 都保證了穩定的時間間隔

如下示例，獲取程式執行時間

steady_clock::time_point t1= steady_clock::now()

/* your code */

steady_clock::time_point t2= steady_clock::now()
duration<double> time_span= duration_cast<duration<double>>(t2-t1);
std::cout<< time_span.count();

high_resolution_clock

最高精度的時鐘，也是不可修改的

注：
儘量不要使用count()和time_since_epoch()
標準庫提供了型別安全的機制，防止使用者在單位轉換時出錯，但是這兩個函式是例外的

下面提供自定義宏來測試程式碼執行時間

#include <chrono>
#define TIMERSTART(tag)  auto tag##_start = std::chrono::steady_clock::now(), tag##_end=tag##_start

#define TIMEREND(tag)  tag##_end =  std::chrono::steady_clock::now()

#define DURATION_s(tag)  printf("%s costs %d s\n",#tag, std::chrono::duration_cast<std::chrono::seconds>(tag##_end-tag##_start).count())

#define DURATION_ms(tag) printf("%s costs %d ms\n",#tag, std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(tag##_end-tag##_start).count());

#define DURATION_us(tag) printf("%s costs %d us\n",#tag, std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(tag##_end-tag##_start).count());

#define DURATION_ns(tag) printf("%s costs %d ns\n",#tag, std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(tag##_end-tag##_start).count());

// usage:
//   TIMERSTART(for_loop);
//   for (int i = 0; i < 100000; i++) {
//       i*i;
//   }
//   TIMEREND(for_loop);
//   DURATION_ms(for_loop);

相關文章