跟我学c++中级篇—c++11时间库实现定时器和延时

一、C++11时间库

先简单介绍一下C++11中有三类时钟：
1、system_clock：可以理解为壁钟，可调整（向前或向后），是系统时间。它可以 与C语言风格的时间进行映射。
2、steady_clock：类似于秒表的单调时钟，只可增长不能修改，最适合进行时间间隔的测量。
3、high_resolution_clock：高精度的时钟（最小计次周期），不可以修改的，可以将其看做 steady_clock或system_clock 的高精度版的别名（gcc 的 libstdc++ 它是 system_clock ，对于 MSVC 它是 steady_clock ，而对于 clang 的 libc++ 它取决于配置）。对时长度量使用 steady_clock ，对壁钟时间使用 system_clock
此处不对C++11中的时钟进行详细分析，只关心几种应用方式，下面逐一说明分析。

二、应用的介绍

这里面有一疑问的可以看一下下面的程序，对sleep_for和sleep_until的使用是延时和定时器的主要方式，它们都是延时，一个到点，一个停止一段。有的资料说sleep_for会导致整个进程的所有线程阻塞，但在标准文档写的是当前线程阻塞，下面的代码就可以验证是哪种。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

using namespace std;

void for_thread() {
  this_thread::sleep_for(chrono::seconds(6));
  cout << "sleep_for:" << this_thread::get_id() << " is  start" << endl;
}

void loop_thread() {
  //sleep(1);
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
    cout << "loop thread:" << this_thread::get_id() << "cur value: " << i << endl;
  }
}
void until_thread() {
  using std::chrono::operator""s;
  chrono::time_point t = std::chrono::steady_clock::now() + 3s;
  this_thread::sleep_until(t);
  cout << "sleep_until:" << this_thread::get_id() << "is  start" << endl;
}

int main() {
  thread t1(for_thread);
  thread t2(loop_thread);
  thread t3(until_thread);

  t2.join();
  t1.join();
  t3.join();

  return 0;
}

很多情况都需要实践操作一下，即使是操作的有问题，也可以 更好的理解问题本身和应用库的特点。

三、定时器应用

1、做定时器

void timerLoop() {
  bool Continue = true;
  while (Continue) {
    Continue = timerCallback();//回调函数，也就是定时器定时触发的函数
    if (Continue) {
      m_timer.sleepUntil();//时间间隔
    }
  }
}
//间隔设置用下而把 方法
double freq = 30.0;//此值可动态调整
duration = duration_cast<std::chrono::duration<long, std::micro>>(microseconds((long long)round(1e6 / freq)));
//可以理解为时间轮的槽的长度
void sleepUntil() {

  if (Done) {
     clock::time_point nextSlot = begin + duration;

     // sleep
    std::this_thread::sleep_until(nextSlot);
  } else {
    Done = true;
  }
  begin = std::chrono::high_resolution_clock::now();
}

最初在学习定时器时，就不断看到说定时器其实就是一个独立的线程，现在自己实现一把，就更明白底层的实现了。原理基本都是类似的，重点在于两个，一个是写得要安全；另外一个是适应性要好。

2、延时（阻塞调用）
如果用在一种和需要阻塞一段时间才能拿到结果的API调用时，这种方法就有用了，以前好多人都是用死循环（硬件嵌入式比较多），但这种可能会使整个进程被占用。但在上层一般会用回调或者事件等方式来处理。不过总有一些情况需要延时，所以就可以 用这种来实现。如上面的函数：

void until_other() {
  std::chrono::time_point<std::chrono::steady_clock> now;
  now = std::chrono::steady_clock::now();
  std::this_thread::sleep_until(now + std::chrono::milliseconds(1000)+ std::chrono::microseconds(100));
  cout << "sleep_until_other:" << this_thread::get_id() << "is  start" << endl;
}

sleep_for比较简单，就不举例了。

3、计时
先看一下传统的测量耗时的方法

  struct timeval t1, t2;
  double timeuse;
  gettimeofday(&t1, NULL);
  //此处调用函数，用来测试时间
  gettimeofday(&t2, NULL);
  timeuse = t2.tv_sec - t1.tv_sec + (t2.tv_usec - t1.tv_usec) / 1000000.0;
  printf("readmeme Use Time:%f\n", timeuse);

再看一个用C++11时间库的：

#include 
#include 
#include 
#include 

volatile int sink;
int main()
{
    for (auto size = 1ull; size < 1000000000ull; size *= 100) {
        // 记录开始时间
        auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
        // 做一些工作
        std::vector<int> v(size, 42);
        sink = std::accumulate(v.begin(), v.end(), 0u); // 确保其副效应
        // 记录结束时间
        auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
        std::chrono::duration<double> diff = end-start;
        std::cout << "Time to fill and iterate a vector of "
                  << size << " ints : " << diff.count() << " s\n";
    }
}

还有一些细小的应用大家可以 在实际用到查一下文档即可。

四、总结

在C++11中利用时间库加线程就可以比较轻松的实现一个跨平台的定时器。这比在Linux的其它定时器的实现既简单又方便，精度也可以自己确定，这在一般的通用场合就足够了。简单就是王道，这个是无法比拟的。
最近总是有些想法想说一说。现在是知识爆炸的年代，许多技术知识在网上是可以很容易搜到的。但这些知识，有大牛给出的，有小牛给的，有经验丰富的开发者给的，更多的是一些应用者，甚至还有一些是初学者，把一些掌握的问题解法和知识心得发表到网上。这些技术或者解决技术难题的方法，从整体上看，相当多都只是某一方面上的，也可以说是很片面的。对不同的人群来说，可能这些知识所给予的心得各有不同。但从不同的角度来看，可能一些受众是初学者的，大牛们的文章反而短时间内不好消化吸收。学习终归是从点突破到线发展，最后到面扩展，到最终生成一个立体的知识球体也就是个人的认知体系，也是网上说的知识蚕茧。
有的人学习可能会是不断的打破这个茧，更多的人反而是强化这个茧。这就是牛人和非牛人的区别。说这么多是什么 意思呢？网上的知识被个体搜索到后，要有分辨能力，哪些能为我所用，哪些不能，哪些是正确的，哪些是错误的，哪些是片面的。网上的知识，很多是提供思路和灵感，不是说拷贝过来就用。要善于进行拿来主义，而不是僵化的拿来主义。要有哲学上否定之否定的思想，不断的总结和升华自己的知识体系，打破固有的知识牢笼或者说知识蚕茧。
学习永远在路上，变化才是永恒！