C++获取时间间隔

前言

接着上一篇文章《C++获取Unix时间戳》继续写。
现在的需求是获取时间间隔。

使用chrono库，这个库实在太强大了，可以通过多种办法实现时间戳的获取，时间单位可以是秒、毫秒、微妙、分钟和小时等。

正文

chrono包含三个部分：时间段类型duration、时间点time_point和时钟clock。

duration

定义为由 Rep 类型的计次数和计次周期Period组成，其中Period是一个编译期有理数常量，表示从一个计次到下一个的秒数。
存储于 duration 的数据仅有 Rep 类型的计次数。若 Rep 是浮点数，则 duration 能表示小数的计次数。 Period 被包含为时长类型的一部分，且只在不同时长间转换时使用。

template <class Rep, class Period = std::ratio<1> >

ratio这个类模版的原型如下，用来表示单位：【用秒表示的时间单位】比如：秒，分，小时等。N代表分子，D代表分母(可省略，默认值是1)，所以ratio表示一个分数值。

std::ratio<intmax_t N, intmax_t D = 1>

为了方便，C++标准委员会还预定义了下面这些单位比率，供用户使用

typedef std::ratio<1, 1000000000> nano;
typedef std::ratio<1, 1000000> micro;
typedef std::ratio<1, 1000> milli;
typedef std::ratio<1, 100> centi;
typedef std::ratio<1, 10> deci;
typedef std::ratio< 10, 1> deca;
typedef std::ratio< 100, 1> hecto;
typedef std::ratio< 1000, 1> kilo;
typedef std::ratio< 1000000, 1> mega;

使用方法如下所示。

#include <iostream>
#include <ratio>   //表示时间单位的库
#include <chrono>
#include <thread>

int main() {

    std::chrono::milliseconds ms(10);//10个tick==10个单位比率
    std::chrono::duration<double, ratio<1, 30> > dur(15);
    float x = ms.count();  //返回ms这个时间段对象中有多少个单位比率
    std::cout << x<< std::endl;
    auto y = dur.count();
    std::cout << y << std::endl;

    auto z = (dur - ms).count();
    cout << z << endl;
    cout << type_name<decltype(dur - ms)>() << endl;

    return 0;
}

运行结果为：（最后的值的单位1/3000s）

ky@skyMac build % /Users/sky/cppProj/cmake_test/build/cmakeTest 
10
15
1470
std::__1::chrono::duration<double, std::__1::ratio<1l, 3000l> >

time_point

原型为：

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

chrono库中用一个time_point模板类，表示一个时间点，如生日、今天日落时刻等。

通过一个相对epoch的时间间隔duration来实现，epoch就是1970-01-01T00:00:00时刻，对于同一个时钟来说，所有的time_point的epoch都是固定的。这个类可以与标准库ctime结合起来显示时间，ctime内部的time_t类型就是代表这个秒数。

auto tp = std::chrono::system_clock::now();

typedef std::chrono::duration<int, std::ratio<60 * 60 * 24> > days_type;  //创建duration时间段--别名
std::chrono::time_point<std::chrono::system_clock, days_type> today ;  //创建time_point时间点对象
//std::chrono::system_clock  采用的时钟
//days_type  以这个时间段为单位

today = std::chrono::time_point_cast<days_type>(tp); //单位转换
//把tp转换成以days_type为单位的时间点

int x = today.time_since_epoch().count();  
//函数time_from_eproch()用来获得1970年1月1日到time_point时间经过的duration。
//举个例子，如果timepoint以天为单位，函数返回的duration就以天为单位
//返回值的单位跟today一样
std::cout << x << std::endl;

clock

三种时钟类型：system_clock、steady_clock、high_resolution_clock

• system_clock：就类似Windows系统右下角那个时钟，是系统时间。明显这个时钟是可以自己设置的。
  system_clock除了now()函数外，还提供了to_time_t()静态成员函数。用于将系统时间转换成熟悉的std::time_t类型，得到了std::time_t类型的值，就可以很方便地打印当前时间了
• steady_clock：是单调的时钟，相当于教练手中的秒表；只会增长，适合用于记录程序耗时，他表示时钟是不能设置的
• high_resolution_clock：是当前系统能够提供的最高精度的时钟；它也是不可以修改的。相当于 steady_clock 的高精度版本。

1. system_clock例子

使用以下代码稳定获取输入前后的时间间隔。

#include <iostream>
#include <ratio>   //表示时间单位的库
#include <chrono>
#include<ctime>

int main() {

	auto t0 = chrono::system_clock::now();
    int a;
    cin >> a;
    auto tt = chrono::system_clock::now();
    auto dt = chrono::duration_cast<chrono::duration<float> >(tt-t0).count();
    
    cout << type_name<decltype(t0)>() << endl;
    cout << dt << endl;
}

2. steady_clock

steady_clock的实现是使用monotonic时间，而monotonic时间一般是从boot启动后开始计数的。明显这不能获取日历时间(年月日时分秒)。那么steady_clock有什么用途呢？时间比较！并且是不受用户调整系统时钟影响的时间比较。

3. high_resolution_clock

用法与steady_clock相似，只不过更加精确了。