【C++标准库】std::chrono,

编程语言最该拥有．最不可或缺的程序库，应该是用来处理日期和时间的程序库。然而经验显示，这样的程序库远比想象中难设计。问题出在它应该提供多少弹性和多少精度。事实上，在过去， C和POSIX提供的系统时间(system time)接口，允许从秒转换做亳秒(millisecond) , 再至微秒(microsecond), 最终至纳秒(nanosecond), 问题是每次转换就需要一个新接口。基于这个原因，C++11开始提供一个精度中立(precision-neutral)的程序库，它常被称为chrono程序库，为它的特性被定义于。
此外C++标准库也提供一个基本的C和POSIX接口，用来处理日历时间。你也可以使用自C++11的thread的程序库。等待某个线程或程序（主线程）一段时间。

引入几个概念：

duration(时间段)
timepoint（时间点）
tick（片刻数）
epoch（起点，重要纪元）
clock（时钟）

解释一下：

– duration(时间段) = tick（片刻数）* （分，秒，毫秒，1/3秒）时间单位，如3分钟 = 3个* 1分钟，或者2个*1.5分钟；所以这个时间单位，并不是规定好的。

– timepoint（时间点） = epoch(起始点) + duration（时间段）。2000年新年午夜（timepoint） =1970年1月1日（epoch）+ 1262300400秒（duration）

– epoch(时间点)，不同的clock(时钟)有不同的epoch(起点)。一般而言，处理两个timepoint之间的差距时，必须采用相同的epoch/clock。

0.ratio精度

时钟节拍(时间精度)：

template <intmax_t N, intmax_t D = 1> class ratio;

其中N表示分子，D表示分母，默认用秒表示的时间单位。

N对应于其成员num，D对应于其成员den

这里有一个模板类ratio<num ,den >,作用就是一个时间单位。（可以是0.5秒，1.5秒的非整数）

ratio<60, 1> minute

ratio<1, 1> second

ratio<1, 1000> microsecond

1.Duration

1.1先看怎么用duration构建时间段对象。

std::chrono::duration<int> twentySeconds(20); 
std::chrono::duration<double, std::ratio<60>> halfAMinute (0.5); 
std::chrono::duration<long,std::ratio<l,1000>>oneMillisecond(l);

duration模板有两个template参数，第一个（tick）片刻个数，第二个ratio<60,1>是时间单位。

所以，
   第一个duration<int>，指明片刻个数是整形，默认单位是1秒， twentySeconds(20)创建对象初始化20秒。
   第二个duration<double, std::ratio<60>>，片刻个数可以是小数 halfAMinute (0.5)0.5个60秒。
   第三个同理。。

1.2 C++标准库定义好的时间段类型

C++ 给我们封装好了不同的时间段类型，

例如：

typedef duration<signed int-type>= 29 bits, ratio<6>>   minutes；

我们知道typedef作用，给类起别名。类minutes 就是 duration= 29 bits, ratio<6>>。

所以创建时间段对象，可以直接用 minutes 对象名

std: : chrono: : minutes twentyMinutes(20); //就可以得到一个20分钟的对象。

所以，我们除了可以用std::chrono::duration自己指定一个时间段类型，还可以用标准库中内置的 minutes,seconds时间段类型。

1.3 Duration的算数运算

时间段可以进行：

加 d1 +d2
减 d1-d2
乘 d*val
除 d/val
比较大小 d1<d2
等等。。。

这里的关键是，两个变量的类型可以不一样。列如

1.4 Duration转换单位（不同的时间片）

可以将duration转化成不同的单位，只有彼此之间存在隐式转换就行。

可以将小时转换成秒，反向不行。

#include<iostream>
#include<chrono>
using namespace std;

int main()
{
    
    
    // 创建时间段 对象
    std::chrono::seconds twentySeconds(20); //20秒
    std::chrono::hours   oneDay(24); //一天24小时
    std::chrono::milliseconds ms(0);//0毫秒
    // 算数操作+隐式转换
    ms += oneDay+twentySeconds;// 86 400 000+ 20 000 = 86420 000 milliseconds;
    --ms;                      // 86419999milliseconds;
    ms *= 2;                  // 172839998 milliseconds;
    //打印
    cout<<ms.count()<<"ms"<<endl;
    cout<<std::chrono::nanoseconds(ms).count()<<"ms"<<endl;//ms 转换成纳秒，并显示
    system("pause");
    return 0;
}

172839998ms
172839998000000ms 
Press any key to continue . . .

1.5 duration总结

上面有一些成员属性，以及函数，有C++基础的应该都能看懂。

2.Clock（时钟）和TimePoint(时间点)

前面提到，epoch（起点）和clock相关。

实际上，clock不只影响epoch(起始点)，同时不同的clock会有不同的tick周期（时间单位），

例如某个clock，定义起点是1970年一月一日的epoch，周期是毫秒milliseconds。

2.1 Clock时钟

C++ 标准库提供了三个clock

1 system_clock
- 它所表现的timepoint将关联至现行系统的即时时钟(real-time clock)这个clock提供便捷函数to_time_t()和from_time_t().允许我们在timepoint和 “C的系统时间类型” time_t之间转换，这意味着你可转换至／自日历时间
2 steady_clock
- 它保证绝不会被调整。 “因此当实际时间流逝，其timepoint值绝不会减少，而且这些timepoint相对于真实时间都有稳定的前进速率。
3 high_resolution_clock
- 它表现的是当前系统中带有最短tick周期的clock.
  注意，标准库井不强制规定上述clock的精准度 epoch “最小和最大timepoint的范围

2.2 Timepoint

搭配clock，你将可以处理timepoint。

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

前面提到，

timepoint（时间点） = epoch(起始点) + duration（时间段）

以及表格提到，

timepoint t ;//根据当前的epoch建立一个timepoint
t+= d; //加上一个时间段就可以得到一个新的 timepoint

这里

#include<iostream>
#include<chrono>
using namespace std;

int main()
{
    
    

    //测试1
    // 用system_clock作为时钟，seconds作为单位 创建对象tp 初始化 2 秒
    chrono::time_point<std::chrono::system_clock,chrono::seconds>  tp(chrono::seconds(2));
    // 打印 tp距离起点的 duration （seconds）的个数
    cout << "to epoch : " <<tp.time_since_epoch().count() << "s" <<endl;
    //to epoch : 2s

    //测试2
     // 用system_clock作为时钟，seconds作为单位 创建对象tp 初始化 1分钟
    chrono::time_point<std::chrono::system_clock,chrono::seconds>  tp1(chrono::minutes(1));
    // 打印 tp距离起点的 duration （seconds）的个数
    cout << "to epoch : " <<tp1.time_since_epoch().count() << "s" <<endl;
   	//to epoch : 60s
    system("pause");
    return 0;
}

to epoch : 2s
to epoch : 60s

3.小结

这里用程序验证的不多，大部分都是一些概念用来了解chrono库。

后续熟悉的话可能会多验证一下。

参考：C++标准库（第二版）

参考：http://t.csdn.cn/y9wUY