7 clock和Timer

c++11提供一个精度中立的程序库（chrono程序库），定义与<chrono>c++标准库也提供基本的c和posix接口，处理日历时间；

1 chrono程序库简介

目的：

希望处理“timer和clock在不同的系统中可能不同”的事实；强化时间精度提供精度中立的概念，将duration(时间段)和timepoint（时间点）从特定的clock区分开来；

chrono程序组成：

duration(时间段)： 某时间单位上的一个明确的tick(片可数)timepoint(时间点)：一个duration和一个epoch（起始点）的组合；timepoint以某个clock为参数；Clock是一个对象，定义了timepoint的起点；

2 duration(时间段)

duration是一个数值（表现tick个数）和一个分数（表现时间单位，以秒计时）的组合；其中分数由ratio描述； 例如：

//默认为秒为单位 std::chrono::duration<int> twentySeconds(20); //一分钟为单位（60/1） std::chrono::duration<double,std::ratio<60>> halfAMinute(0.5); //0.5 * 60 //以一毫秒为单位（1/1000） std::chrono::duration<long,std::ratio<1,1000>> oneMillisecond(1);// 1毫秒

2.1 duration预定义

c++标准库提供的定义：

类型定义std::chrono::nanosecondsduration</*至少 64 位的有符号整数类型*/, std::nano>std::chrono::microsecondsduration</*至少 55 位的有符号整数类型*/, std::micro>std::chrono::millisecondsduration</*至少 45 位的有符号整数类型*/, std::milli>std::chrono::secondsduration</*至少 35 位的有符号整数类型*/>std::chrono::minutesduration</*至少 29 位的有符号整数类型*/, std::ratio<60>>std::chrono::hoursduration</*至少 23 位的有符号整数类型*/, std::ratio<3600>>

有了这些定义：

std:: chrono:: seconds twentyseconds(20); //20秒

2.2 duration的算术运算

说明：

可以计算两个duration的和，差积商；可以加减两个tick,或者加减其他duration；可以比较两个duration的大小；

主要的地方：

运算的两个duration的单位类型可以不同；标准库的common_type<>为duration提供了一个重载版本，因此运算的得到的duration其单位是两个操作的单位的最大公约数；

例如：

chrono::seconds d1(42); //42 秒 chrono::milliseconds d2(10); //10毫秒 //d1- d2的结果为： //拥有“41990个毫秒单位”的一个duration 可以将duration转换为不同的单位，只要彼此之间存在隐式转换；因此，可以将小时转换为秒，反向不行；

2.3 duration的其他操作

说明：

duration可以进行隐式转换到一个“比较精准的单位类型”:无精度损失隐式转换但是不能转换至“比较粗糙的单位类型”：有精度损失

例如： 1. 将一个42010毫秒转换到秒：42秒，这个duration中的10毫秒丢失了，这是不行的； 2. 但是可以使用duration_cast<>进行强制转换

std::chrono::seconds sec(55); std::chrono::minutes m1 = sec; //error std::chrono::minnutes m2 = std::chrono::duration_cast<std::chrono:::minutes>(sec); //ok

因此，利用强制转换，可以进行将duration切割成不同的单元； 例如：

//---------省略------------- using namespace std; using namespace std::chrono; //--------------省略---------- milliseconds ms(7255042); hours hh = duration_cast<hours>(ms); minutes mm = duration_cast<minutes>(ms%hours(1)); seconds ss = duration_cast<seconds>(ms%minutes(1)); milliseconds msec = duration_cast<milliseconds>(ms%seconds(1)); cout << " " << setfill('0') << setw(2) << hh.count() << "::" << setw(2) << mm.count() << "::" << setw(2) << ss.count() << "::" << setw(2) << msec.count() << endl; //结果为： 02::00::55::42

说明： 部分vs2013支持部分c++11，不能通过编译，因此需要更新的编译器；

3 clock和Timepoint

timepoint 和clock：

clock： 定义了一个epoch（起始点）和一个tick周期；Timepoint：表现某个特定的时间点，关联到某个clock的某个正值或者负值的duration；

3.1 clock

c++标准库提供了三个clock接口：

system_clock: 所表现的timepoint关联到系统的即时时钟，这个接口提供to_time_t()和from_time_t()两个函数，允许将timepoint和“c类型的系统时间类型”time_t之间转换，意味着可以转换到日历时间；

steady_clock: 保证绝对不会被调整；当实际时间流逝的时候，timepoint值不会减少，用来计算时间间隔；

high_resolution_clock: 表现的是当前系统中带有最短tick的clock;它可能是system_clock或stable_clock的同义词。

3.2 Timepoint

3.2.1 time_point的定义

定义为：

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

四个特定的timepoint： - Epoch: 由任何clock的time_point的默认构造函数产出； - Current time: 由任何的clock的static成员函数now()产出； - Minimum timepoint： 由任何clock的time_point的static成员函数min()产生； - Maximum timepoint： 由任何clock的time_point的static成员函数max()产出； 例子：

#include <chrono> #include <iostream> #include <iomanip> using namespace std; using namespace std::chrono; string asString (const chrono::system_clock::time_point & tp) { time_t t = chrono::system_clock::to_time_t(tp); string ts = ctime(&t); return ts; } int main(){ chrono::system_clock::time_point tp; cout<<"epoch: "<<asString(tp) ; tp = chrono::system_clock::now(); cout<<"now: "<<asString(tp); //tp = chrono::system_clock::time_point::min(); //cout<<"min: "<<asString(tp); //tp = chrono::system_clock::time_point::max(); //cout<<"max: "<<asString(tp); }

min()和max()出错，不知道哪里有问题！ 输出为：

epoch: Thu Jan 01 08:00:00 1970 now: Thu Aug 31 11:20:44 2017

说明：

只有system_clock才有接口从time_point转到time_t类型；

3.2.2 time_point的 操作

4 C和posix提供的Date/Time函数

C语言以供的接口在<time.h>，现在位于c++<ctime>中；

4.1 ctime中的预定义

说明：

time_t通常只是“始于unix epoch(1970年1月1日)的秒数；”

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4.1.2 类型成员

clock_tsize_ttime_tstruct tm

结构体 tm的成员:

int tm_sec //秒 在minute后 – [0, 60][note 1] int tm_min //分钟，在1小时后 - [0，59] int tm_hour //小时，自午夜开始 - [0，23] int tm_mday //月的一天 - [1，31] int tm_mon //1月,0开始 - [0，11] int tm_year //年,自1900年以来 int tm_wday //自上周日以来- [0,6] int tm_yday //天,自1月1日 - [0，365] int tm_isdst //夏令时间标志。大于0表示夏令时，如果夏令时没有效果，则为零，如果信息不可用，小于零。 (公开成员对象)

5 以计时器停滞线程

duration和timepoint可以用来停滞线程或者程序； 例如：

sleep_for()和sleep_until():由this_thread提供的来停滞线程；try_lock_for()和try_lock_until()，用来等待一个mutex时指定最大时间段；wait_for()和wait_until（）,用来等待某条件成立或等待一个future时指定最大时间段；

说明：

所有以..for()结束的停滞函数需要一个duration所有以..until()结束的停滞函数需要一个timepoint这些timer都不保证绝对精准

例子：

this_thread::sleep_for(chrono::seconds(10)); //停滞当前线程10秒 this_thread::sleep_until(chrono:system_clock::now() + chrono::seconds(10) ) ; //停滞当前线程直到system_clock来到比当前多10秒的timepoint