C++11新特性——时间操作chrono库

此课件及源代码来自B站up主:码农论坛,该文章仅作为本人学习笔记使用。

C++11提供了chrono模版库，实现了一系列时间相关的操作（时间长度、系统时间和计时器）。

头文件：#include

命名空间：std::chrono

一、时间长度

duration模板类用于表示一段时间（时间长度、时钟周期），如：1小时、8分钟、5秒。

duration的定义如下:

template>
class duration
{
   ……
};

为了方便使用，定义了一些常用的时间长度，比如：时、分、秒、毫秒、微秒、纳秒，它们都位于std::chrono命名空间下，定义如下：

using hours                 = duration>    // 小时

using minutes             = duration>        // 分钟

using seconds             = duration                               // 秒

using milliseconds       = duration                 // 毫秒

using microseconds  = duration             // 微秒

using nanoseconds     = duration              // 纳秒

注意：

1. duration模板类重载了各种算术运算符，用于操作duration对象。
2. duration模板类提供了count()方法，获取duration对象的值。

示例：

#include 
#include       // chrono库的头文件。
using namespace std;

int main()
{
    chrono::hours  t1(1);                                  // 1小时
    chrono::minutes  t2(60);                            //  60分钟
    chrono::seconds  t3(60 * 60);                    //  60*60秒
    chrono::milliseconds  t4(60 * 60 * 1000);  // 60*60*1000毫秒
    chrono::microseconds t5(60 * 60 * 1000 * 1000);          // 警告：整数溢出。
    chrono::nanoseconds t6(60 * 60 * 1000 * 1000*1000);  // 警告：整数溢出。

    if (t1 == t2)    cout << "t1==t2\n";
    if (t1 == t3)    cout << "t1==t3\n";
    if (t1 == t4)    cout << "t1==t4\n";

    // 获取时钟周期的值，返回的是int整数。
    cout << "t1=" << t1.count() << endl;
    cout << "t2=" << t2.count() << endl;
    cout << "t3=" << t3.count() << endl;
    cout << "t4=" << t4.count() << endl;

    chrono::seconds t7(1);                                         // 1秒
    chrono::milliseconds  t8(1000);                           // 1000毫秒
    chrono::microseconds t9(1000 * 1000);              // 1000*1000微秒
    chrono::nanoseconds t10(1000 * 1000 * 1000);  //  1000*1000*1000纳秒

    if (t7 == t8)    cout << "t7==t8\n";
    if (t7 == t9)    cout << "t7==t9\n";
    if (t7 == t10)  cout << "t7==t10\n";

    // 获取时钟周期的值。
    cout << "t7=" << t7.count() << endl;
    cout << "t8=" << t8.count() << endl;
    cout << "t9=" << t9.count() << endl;
    cout << "t10=" << t10.count() << endl;
}

二、系统时间

system_clock类支持了对系统时钟的访问，提供了三个静态成员函数：

// 返回当前时间的时间点。

static std::chrono::time_point now() noexcept;

// 将时间点time_point类型转换为std::time_t 类型。

static std::time_t to_time_t( const time_point& t ) noexcept;

// 将std::time_t类型转换为时间点time_point类型。

static std::chrono::system_clock::time_point from_time_t( std::time_t t ) noexcept;

示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS  // localtime()需要这个宏。
#include 
#include 
#include    // put_time()函数需要包含的头文件。
#include 
using namespace std;

int main()
{
    // 1）静态成员函数chrono::system_clock::now()用于获取系统时间。（C++时间）
   auto now = chrono::system_clock::now();

    // 2）静态成员函数chrono::system_clock::to_time_t()把系统时间转换为time_t。（UTC时间）
    auto t_now = chrono::system_clock::to_time_t(now);

    // t_now = t_now + 24*60*60;   // 把当前时间加1天。
    // t_now = t_now + -1*60*60;   // 把当前时间减1小时。
    // t_now = t_now + 120;           // 把当前时间加120秒。

    // 3）std::localtime()函数把time_t转换成本地时间。（北京时）
    // localtime()不是线程安全的，VS用localtime_s()代替，Linux用localtime_r()代替。
    auto tm_now = std::localtime(&t_now);

    // 4）格式化输出tm结构体中的成员。
    std::cout << std::put_time(tm_now, "%Y-%m-%d %H:%M:%S") << std::endl;
    std::cout << std::put_time(tm_now, "%Y-%m-%d") << std::endl;
    std::cout << std::put_time(tm_now, "%H:%M:%S") << std::endl;
    std::cout << std::put_time(tm_now, "%Y%m%d%H%M%S") << std::endl;

    stringstream ss;   // 创建stringstream对象ss，需要包含头文件。
    ss << std::put_time(tm_now, "%Y-%m-%d %H:%M:%S");    // 把时间输出到对象ss中。
    string timestr = ss.str();     // 把ss转换成string的对象。
    cout << timestr << endl;
}

三、计时器

steady_clock类相当于秒表，操作系统只要启动就会进行时间的累加，常用于耗时的统计（精确到纳秒）。

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
    // 静态成员函数chrono::steady_clock::now()获取开始的时间点。
    auto start = chrono::steady_clock::now();

    // 执行一些代码，让它消耗一些时间。
    cout << "计时开始 ...... \n";
    for (int ii = 0; ii < 1000000; ii++) {
        // cout << "我是一只傻傻鸟。\n";
    }
    cout << "计时完成 ...... \n";

    // 静态成员函数chrono::steady_clock::now()获取结束的时间点。
    auto end = chrono::steady_clock::now();

    // 计算消耗的时间，单位是纳秒。
    auto dt = end - start;
    cout << "耗时: " << dt.count() << "纳秒（"<<(double)dt.count()/(1000*1000*1000)<<"秒）";
}