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c++ chrono

news 2025/8/27 17:56:25

chrono

chrono是一个time library, 源于boost，现在是C++标准

使用时，需要导入chrono，其所有实现均在std::chrono namespace下。

#include <chrono>

chrono是一个模版库，使用简单，功能强大，有三个重要概念：duration、time_point、clock

Durations

std::chrono::duration 表示一段时间，比如两个小时，12.88秒等等，只要能换算成秒即可。

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

Rep：表示一种数值类型，用来表示Period的数量，比如int，float，double
Period：ratio类型，用来表示【用秒表示的时间单位】比如second

常用的duration<Rep,Period>，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

ratio类模版的原型：

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，可以自己定义，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，模板如下：

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

表示一段时间，示例

#include <ratio>
#include <chrono>int main ()
{typedef std::chrono::duration<int> seconds_type;typedef std::chrono::duration<int,std::milli> milliseconds_type;typedef std::chrono::duration<int,std::ratio<60*60>> hours_type;hours_type h_oneday (24);                  // 24hseconds_type s_oneday (60*60*24);          // 86400smilliseconds_type ms_oneday (s_oneday);    // 86400000msseconds_type s_onehour (60*60);            // 3600shours_type h_onehour (std::chrono::duration_cast<hours_type>(s_onehour));milliseconds_type ms_onehour (s_onehour);  // 3600000ms (ok, no type truncation)std::cout << ms_onehour.count() << "ms in 1h" << std::endl;return 0;
}

// duration::count  返回Rep类型的Period数量
#include <chrono>       // std::chrono::seconds, std::chrono::millisecondsint main ()
{using namespace std::chrono;// std::chrono::milliseconds is an instatiation of std::chrono::duration:milliseconds foo (1000); // 1 secondfoo*=60;std::cout << "duration (in periods): ";std::cout << foo.count() << " milliseconds.\n";std::cout << "duration (in seconds): ";std::cout << foo.count() * milliseconds::period::num / milliseconds::period::den;std::cout << " seconds.\n";return 0;
}

Time points

std::chrono::time_point 表示一个具体时间，如上个世纪80年代、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。

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

#include <chrono>
#include <ctime>int main ()
{using namespace std::chrono;system_clock::time_point tp_epoch;    // epoch valuetime_point <system_clock,duration<int>> tp_seconds (duration<int>(1));system_clock::time_point tp (tp_seconds);std::cout << "1 second since system_clock epoch = ";// 函数time_from_eproch()用来获得1970年1月1日到time_point时间经过的duration。// 如果timepoint以天为单位，函数返回的duration就以天为单位。std::cout << tp.time_since_epoch().count();std::cout << " system_clock periods." << std::endl;// display time_point:std::time_t tt = system_clock::to_time_t(tp);std::cout << "time_point tp is: " << ctime(&tt);return 0;
}

chrono也提供了相应的转换函数 time_point_cast

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

#include <iostream>
#include <ratio>
#include <chrono>int main ()
{using namespace std::chrono;typedef duration<int,std::ratio<60*60*24>> days_type;time_point<system_clock,days_type> today = time_point_cast<days_type>(system_clock::now());std::cout << today.time_since_epoch().count() << " days since epoch" << std::endl;return 0;
}

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。

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

// system_clock example
#include <iostream>
#include <ctime>
#include <ratio>
#include <chrono>int main ()
{using std::chrono::system_clock;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 << "today is: " << ctime(&tt);tt = system_clock::to_time_t ( tomorrow );std::cout << "tomorrow will be: " << ctime(&tt);return 0;
}

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。

#include <chrono>int main ()
{using namespace std::chrono;steady_clock::time_point t1 = steady_clock::now();std::cout << "printing out 1000 stars...\n";for (int i=0; i<1000; ++i) std::cout << "*";std::cout << std::endl;steady_clock::time_point t2 = steady_clock::now();duration<double> time_span = duration_cast<duration<double>>(t2 - t1);std::cout << "It took me " << time_span.count() << " seconds.";std::cout << std::endl;return 0;
}