C++，std::chrono 详解

news2024/11/15 8:09:15

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文章目录

1. 概述
2. 时间点（Time Points）
3. 时间间隔（Durations）
4. 时钟（Clocks）
5. 时间算术
6. 时间转换
7. 延时
参考

1. 概述

std::chrono 是 C++11 引入的一个库，用于处理日期和时间。它提供了一套丰富的类和函数，允许开发者以高精度（通常是纳秒级）来测量时间间隔、表示时间点、以及进行时间的算术运算。下面是对 std::chrono 库中一些关键组件的详细解释。

2. 时间点（Time Points）

时间点是表示特定时间（如现在、某个过去或未来的时间点）的类。std::chrono 库中，std::chrono::time_point 是一个模板类，通常与特定的时钟（clock）一起使用，如 std::chrono::system_clock、std::chrono::steady_clock 或 std::chrono::high_resolution_clock。

#include <chrono>  
#include <iostream>  
  
int main() {  
    auto now = std::chrono::system_clock::now(); // 获取当前时间点  
    std::cout << "当前时间: " << now.time_since_epoch().count() << " ticks\n";  
    // 注意：time_since_epoch() 返回的是自纪元（通常是1970年1月1日）以来的时间间隔  
}

3. 时间间隔（Durations）

时间间隔表示两个时间点之间的时间长度。std::chrono 库中，std::chrono::duration 是一个模板类，用于表示时间长度。它通常与数值类型和单位（如秒、毫秒、纳秒等）一起使用。

#include <chrono>  
#include <iostream>  
  
int main() {  
    auto duration = std::chrono::seconds(5); // 5秒的时间间隔  
    std::cout << "时间间隔: " << duration.count() << " 秒\n";  
}

4. 时钟（Clocks）

时钟是 std::chrono 库中用于测量时间的工具。C++ 标准库提供了三种时钟：

std::chrono::system_clock：表示系统范围的时间点，可用于获取当前时间，并可以转换为 std::time_t 类型，以便与 C 风格的日期和时间函数互操作。
std::chrono::steady_clock：提供单调递增的时间点，适合测量时间间隔。它不受系统时间调整的影响。
std::chrono::high_resolution_clock：提供最高可用分辨率的时间点，通常等同于 steady_clock 或 system_clock 中分辨率较高的一个。

5. 时间算术

std::chrono 库支持时间点和时间间隔的算术运算，如加法、减法、比较等。

#include <chrono>  
#include <iostream>  
  
int main() {  
    auto now = std::chrono::system_clock::now();  
    auto future = now + std::chrono::hours(24); // 24小时后的时间点  
    std::cout << "24小时后: " << std::chrono::system_clock::to_time_t(future) << std::endl;  
  
    auto duration = future - now; // 计算时间间隔  
    std::cout << "时间间隔: " << duration.count() << " 秒\n";  
}

6. 时间转换

std::chrono 库还提供了将时间点和时间间隔转换为不同单位或格式的功能。例如，std::chrono::duration_cast 可以用于在不同时间单位之间转换时间间隔。

#include <chrono>  
#include <iostream>  
  
int main() {  
    auto duration = std::chrono::seconds(5);  
    auto milliseconds = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(duration);  
    std::cout << "5秒 = " << milliseconds.count() << " 毫秒\n";  
}

7. 延时

std::chrono 本身并不直接提供延时（即让程序暂停执行一段时间）的功能。std::chrono 主要用于时间的测量、表示和算术运算，而不是控制程序的执行流程。

然而，你可以结合 std::chrono 和 C++11 引入的其他特性（如库中的 std::this_thread::sleep_for 或 std::this_thread::sleep_until）来实现延时功能。

以下是使用 std::this_thread::sleep_for 和 std::chrono 实现延时的示例：

#include <iostream>  
#include <chrono>  
#include <thread>  
  
int main() {  
    std::cout << "延时开始..." << std::endl;  
  
    // 延时2秒  
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));  
  
    std::cout << "延时结束！" << std::endl;  
  
    return 0;  
}

在这个示例中，std::chrono::seconds(2) 创建了一个表示2秒时间间隔的 std::chrono::duration 对象，然后 std::this_thread::sleep_for 函数使用这个对象来让当前线程暂停执行2秒。

类似地，如果你想要在某个特定时间点之后唤醒线程，你可以使用 std::this_thread::sleep_until 函数，并传递一个 std::chrono::time_point 对象作为参数。但是，由于 std::chrono::time_point 是与时钟相关联的，你需要确保你传递的时间点与你选择的时钟（如 std::chrono::system_clock）相匹配。然而，在实际应用中，由于系统时钟可能会受到系统时间调整的影响，通常更推荐使用 std::chrono::steady_clock 来测量时间间隔，并使用 std::this_thread::sleep_for 来实现延时，因为这样做更加可靠和精确。

总之，std::chrono 库为 C++ 提供了强大而灵活的时间处理功能，使得开发者能够以高精度和灵活性来测量时间间隔、表示时间点，并进行时间的算术运算和转换。