C++ chrono与时间编程全攻略：从std::chrono到C++20日历

C++ chrono与时间编程全攻略：从std::chrono到C++20日历

本文系统讲解C++时间编程的方方面面，从基础chrono库到C++20日历与时间区扩展，配合大量实战代码和性能测试数据，助你彻底掌握C++时间编程。

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一、chrono库基础

1.1 三大核心概念

C++11引入的<chrono>库基于三个核心概念：

#include <chrono>
#include <iostream>

int main() {
   
   
    // 1. duration：时间间隔
    std::chrono::seconds sec(5);
    std::chrono::milliseconds ms(500);
    std::chrono::duration<double, std::ratio<1>> five_sec(5.0);

    // 2. time_point：时间点
    auto now = std::chrono::steady_clock::now();
    std::cout << "ticks: " << now.time_since_epoch().count() << std::endl;

    // 3. clock：时钟
    // steady_clock: 单调递增，适合计时
    // system_clock: 系统时间，可调整
    // high_resolution_clock: 最高精度
    return 0;
}

1.2 duration详解

#include <chrono>
#include <iostream>
#include <ratio>

int main() {
   
   
    // 预定义duration类型
    std::chrono::hours h(1);
    std::chrono::minutes m(90);
    std::chrono::seconds s(3600);
    std::chrono::milliseconds ms(1000);
    std::chrono::microseconds us(1000);
    std::chrono::nanoseconds ns(1000);

    // 自动转换（小单位到大单位会截断）
    std::chrono::seconds s2 = std::chrono::milliseconds(2500);
    std::cout << s2.count() << " seconds" << std::endl; // 2 seconds

    // 精确转换
    auto result = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(s2);
    std::cout << result.count() << " ms" << std::endl; // 2000 ms

    // 自定义duration
    using half_seconds = std::chrono::duration<int, std::ratio<1, 2>>;
    half_seconds hs(10); // 10 * 0.5 = 5 seconds
    auto conv = std::chrono::duration_cast<std::chrono::seconds>(hs);
    std::cout << conv.count() << " seconds" << std::endl; // 5 seconds

    // 算术运算
    auto total = h + m + s;
    std::cout << std::chrono::duration_cast<std::chrono::seconds>(total).count()
              << " seconds" << std::endl; // 5400 seconds
    return 0;
}

1.3 三种时钟对比

时钟类型	特点	用途
steady_clock	单调递增，不可调整	性能计时、超时检测
system_clock	系统实时时钟，可被修改	日志时间戳、显示时间
high_resolution_clock	平台最高精度	高精度性能测试

#include <chrono>
#include <iostream>

int main() {
   
   
    // steady_clock：推荐用于性能测试
    auto start = std::chrono::steady_clock::now();
    // ... 被测代码 ...
    volatile int sum = 0;
    for (int i = 0; i < 1000000; ++i) sum += i;
    auto end = std::chrono::steady_clock::now();

    auto elapsed = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(end - start