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自从C++11之后，标准库中出现了一个std::chrono库，这个库对时间的一些感念进行抽象，在灵活性和扩展性上要好于C风格的时间函数。下面就梳理一下这个库。
概貌
这个库源自Boost.Chrono，N2661 - A Foundation to Sleep On提供了这个设计的背景和动机。
Boost.Chrono除了有标准库std::chrono的基本功能外，它还有很多其它功能，而且多了几个clock。
要使用chrono库，需要包含#include<chrono>，其所有实现均在std::chrono namespace中。这个库定义了三个主要类型：
- Durations 用于测量时间跨度。像1分钟，2小时或者10毫秒。在这个库中，它们由
duration类模板对象表示，它们由计数（count representation）和时间单位（period precision）组成，例如10毫秒由10（计数）和毫秒（时间单位）组成。 - Time points 代表一个特定的时间点，像某人的生日，下一趟火车的经过时间。在这个库中，
time_point类模板的对象靠使用相对于标准时间点（epoch）的duration来表示特定时间点。 - Clocks 一个将时间点映射到真实物理时间的框架。一个时钟包含一个开始时间点（例如1970年1月1日）和计时周期（例如秒）。这个库提供了至少3个时钟，这些时钟提供了以
time_point表示当前时间的方法。有system_clock,steady_clock和high_resolution_clock.
Durations
duration
1 | template <class Rep, class Period = ratio<1> > |
Rep是一个算术类型，或者一个具有算法运算的类，用于表示计数。
Period是一个ratio类型，表示以秒为单位的周期。
成员函数：1
2count() //返回计数，时间单位不一定是秒
operators() //各种算术运算
一些有用的辅助类型：
| type | Representation | Period |
|---|---|---|
| hours | signed integral type of at least 23 bits | ratio<3600,1> |
| minutes | signed integral type of at least 29 bits | ratio<60,1> |
| seconds | signed integral type of at least 35 bits | ratio<1,1> |
| milliseconds | signed integral type of at least 45 bits | ratio<1,1000> |
| microseconds | signed integral type of at least 55 bits | ratio<1,1000000> |
| nanoseconds | signed integral type of at least 64 bits | ratio<1,1000000000> |
这里说明一下ratio类型1
template <intmax_t N, intmax_t D = 1> class ratio;
这个模板类能在编译时计算有理数。
N是分子，D是分母，ratio<1,1000>表示单位时间是毫秒。
Clocks
system_clock
是一个系统时钟，有以下特性：
- 真实时间
它被用于表示真实时间，因此它可以和time_t进行转换。 - 有符号的计数
它的time_point可以表示epoch前的时间（负值）。 - 系统级
运行在系统中的所有程序会得到同样的time_point值。
成员函数：1
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3now() //获取当前时间time_point
to_time_t() //将time_point转换成time_t秒
from_time_t() //将time_t转换成time_point
示例：1
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24#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;
}
steady_clock
稳定时钟，表示一个单调递增时钟，它与系统时钟（wall clock time)无关，如果修改了系统时间，也不会影响到此时钟。适用于测量时间间隔，例如算法计时。
成员函数：1
now() //获取当前时间点
示例：1
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24#include <iostream>
#include <ctime>
#include <ratio>
#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;
}
high_resolution_clock
高精度时钟，是一个拥有最短计时周期的时钟，是system_clock或者steady_clock的别名。
成员函数：1
now() //获取当前时间点
Time points
time_point
1 | template <class Clock, class Duration = typename Clock::duration> |
是一个时间点，是从标准时间点（epoch，起始时间，一个时间参考点）开始的时间长度。内部存储了一个duration对象，并使用Clock作为标准时间点（epoch）的参考。
成员函数：1
2time_since_epoch() //返回从它的epoch开始到当前时间点的duration时间（时间段）
operators //各种算式运算操作和关系运算操作
注意：两个time_point相减，得到duration类型。
示例：1
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19#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <ctime>
#include <chrono>
int main()
{
std::chrono::system_clock::time_point now = std::chrono::system_clock::now();
std::time_t now_c = std::chrono::system_clock::to_time_t(now - std::chrono::hours(24));
std::cout << "24 hours ago, the time was "
<< std::put_time(std::localtime(&now_c), "%F %T") << '\n';
std::chrono::steady_clock::time_point start = std::chrono::steady_clock::now();
std::cout << "Hello World\n";
std::chrono::steady_clock::time_point end = std::chrono::steady_clock::now();
std::cout << "Printing took "
<< std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(end - start).count()
<< "us.\n";
}
其它辅助函数
time_point_cast
1 | template <class ToDuration, class Clock, class Duration> |
转换time_point从一个duration到另一个duration。相当于转换了time_point的时间单位。
注意：此函数的模板参数是duration类型，而不是time_point类型。
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16#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; // 15490 days since epoch
return 0;
}
duration_cast
1 | template <class ToDuration, class Rep, class Period> |
功能与time_point_cast一样，只是作用的对象是duration类型。
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18#include <iostream> // std::cout
#include <chrono> // std::chrono::seconds, std::chrono::milliseconds
// std::chrono::duration_cast
int main ()
{
std::chrono::seconds s (1); // 1 second
std::chrono::milliseconds ms = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds> (s);
ms += std::chrono::milliseconds(2500); // 2500 millisecond
s = std::chrono::duration_cast<std::chrono::seconds> (ms); // truncated
std::cout << "ms: " << ms.count() << std::endl; //ms: 3500
std::cout << "s: " << s.count() << std::endl; //s: 3
return 0;
}
格式化时间
time_point格式化
time_point不能直接输出到stream中，需要转换成std::time_t或者std::tm，使用ctime、asctime、strftime或者std::put_time格式化成字符串。
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8system_clock::time_point today = system_clock::now();
time_t tt;
tt = system_clock::to_time_t ( today );
std::cout << "today is: " << ctime(&tt);
std::cout << "today is: "
<< std::put_time(std::localtime(&tt), "%F %T") << '\n';
总结
durationS代表了一个时间段，即多少个时间单位。time_pointS代表了从一个时间参考点开始经历了多长时间，是一个时间点。例如，开机后3小时，从计时器开始后的3秒钟等等。其中时间参考点由clockS提供，时长由duration表示。当两个时间点拥有同样的时间参考点，就可以进行比较和计算。clockS代表一个现实时钟，由参考时间点和计时周期组成。可以自定义clock。now()函数返回当前时间点time_point。clockS和time_pointS之间紧密的相互联系和引用。
参考
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