C++11 chrono簡介

chrono庫主要包含了三種類型：時間間隔Duration、時間點Time point和時鐘Clocks。

Duration：

duration表示一段時間間隔，用來記錄時間長度，可以表示幾秒鐘、幾分鐘或者幾個小時的時間間隔，duration的原型是：
template<class Rep, class Period = std::ratio<1>> class duration;

第一個模板參數Rep是一個數值類型，表示時鐘個數；第二個模板參數是一個默認模板參數std::ratio，它的原型是：template<std::intmax_t Num, std::intmax_t Denom = 1> class ratio;
它表示每個時鐘週期的秒數，其中第一個模板參數Num代表分子，Denom代表分母，分母默認爲1，ratio代表的是一個分子除以分母的分數值，比如ratio<2>代表一個時鐘週期是兩秒，ratio<60>代表了一分鐘，ratio<6060>代表一個小時，ratio<6060*24>代表一天。而ratio<1, 1000>代表的則是1/1000秒即一毫秒，ratio<1, 1000000>代表一微秒，ratio<1, 1000000000>代表一納秒。

標準庫爲了方便使用，就定義了一些常用的時間間隔，如時(hours)、分(minutes)、秒(seconds)、毫秒(miniseconds)、微秒(microseconds)和納秒(nanoseconds)，在chrono命名空間下，它們的定義如下：

typedef duration <Rep, ratio<3600,1>> hours;
typedef duration <Rep, ratio<60,1>> minutes;
typedef duration <Rep, ratio<1,1>> seconds;
typedef duration <Rep, ratio<1,1000>> milliseconds;
typedef duration <Rep, ratio<1,1000000>> microseconds;
typedef duration <Rep, ratio<1,1000000000>> nanoseconds;

通過定義這些常用的時間間隔類型，我們能方便的使用它們，比如線程的休眠：

std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(3)); //休眠三秒
std::this_thread::sleep_for(std::chrono:: milliseconds (100)); //休眠100毫秒

Time point：

time_point表示一個時間點，用來獲取1970.1.1以來的秒數和當前的時間, 可以做一些時間的比較和算術運算，可以和ctime庫結合起來顯示時間。time_point必須要clock來計時，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。下面的例子計算當前時間距離1970年1月一日有多少天：

#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：

表示當前的系統時鐘，內部有time_point, duration, Rep, Period等信息，它主要用來獲取當前時間，以及實現time_t和time_point的相互轉換。Clocks包含三種時鐘：

system_clock：從系統獲取的時鐘；
steady_clock：不能被修改的時鐘；
high_resolution_clock：高精度時鐘，實際上是system_clock或者steady_clock的別名。

可以通過now()來獲取當前時間點：

#include <iostream>
#include <chrono>
int main()
{
	std::chrono::steady_clock::time_point t1 = std::chrono::system_clock::now();
	std::cout << "Hello World\n";
	std::chrono::steady_clock::time_point t2 = std::chrono:: system_clock::now();
	std::cout << (t2-t1).count()<<” tick count”<<endl;
	
	return 0;
}

通過時鐘獲取兩個時間點之相差多少個時鐘週期，我們可以通過duration_cast將其轉換爲其它時鐘週期的duration：

cout << std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>( t2-t1 ).count() <<” microseconds”<< endl;

system_clock的to_time_t方法可以將一個time_point轉換爲ctime，而from_time_t方法則是相反的，它將ctime轉換爲time_point：

std::time_t now_c = std::chrono::system_clock::to_time_t(time_point);

基於high_resolution_clock實現的計時器

最後，可以利用high_resolution_clock來實現一個類似於boost.timer的記時器，這樣的timer在測試性能時會經常用到，經常用它來測試函數耗時，可實現毫秒微秒級定時，它的基本用法是這樣的：

#include<chrono>
usingnamespace std;
usingnamespace std::chrono;

classTimer
{
public:
    Timer() : m_begin(high_resolution_clock::now()) {}
    void reset() { m_begin = high_resolution_clock::now(); }
    //默認輸出毫秒
    int64_t elapsed() const
    {
        return duration_cast<chrono::milliseconds>(high_resolution_clock::now() - m_begin).count();
    }
    
    //微秒
    int64_t elapsed_micro() const
    {
        return duration_cast<chrono::microseconds>(high_resolution_clock::now() - m_begin).count();
    } 
    
    //納秒
    int64_t elapsed_nano() const
    {
        return duration_cast<chrono::nanoseconds>(high_resolution_clock::now() - m_begin).count();
    }
    
    //秒
    int64_t elapsed_seconds() const
    {
        return duration_cast<chrono::seconds>(high_resolution_clock::now() - m_begin).count();
    }
    
    //分
    int64_t elapsed_minutes() const
    {
        return duration_cast<chrono::minutes>(high_resolution_clock::now() - m_begin).count();
    }
    
    //時
    int64_t elapsed_hours() const
    {
        return duration_cast<chrono::hours>(high_resolution_clock::now() - m_begin).count();
    }
    
private:
    time_point<high_resolution_clock> m_begin;
};

測試代碼：

void fun()
{
    cout<<”hello word”<<endl;
}

int main()
{
    timer t; //開始計時
    fun();
    cout<<t.elapsed()<<endl; //打印fun函數耗時多少毫秒
    cout<<t.elapsed_micro ()<<endl; //打印微秒
    cout<<t.elapsed_nano ()<<endl; //打印納秒
    cout<<t.elapsed_seconds()<<endl; //打印秒
    cout<<t.elapsed_minutes()<<endl; //打印分鐘
    cout<<t.elapsed_hours()<<endl; //打印小時
	
	return 0;
}