【C++11并发】chrono 笔记

本文主要是介绍【C++11并发】chrono 笔记，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

简介

C++11的chrono模块为我们主要提供了三个类：

表示时间点的time_point
表示时间段的duration
提供计时起点的clock

一般我们会通过clock获取时间点，两个时间点之差可以获取时间段。

头文件：<chrono>

std::chrono::duration

duration表示时间段，他的声明如下，是一个类模板

template<class Rep,class Period = std::ratio<1>
> class duration;

在duration内部保存了一个Rep类型的计时周期个数（It consists of a count of ticks of type Rep），Period为单位，就是通过相关方法获取时间段长度的时候，1表示的是1秒钟，还是1毫秒。
ratio的声明如下，也是一个类模板，只不过Num，Denom都是非类型模板参数，Num表示分子，Denom表示分母。比如std::ratio<1>表示秒，Demon默认等于1。std::ratio<1,1000>表示毫秒，std::ratio<60,1>表示分钟，以此类推。

template<std::intmax_t Num,std::intmax_t Denom = 1
> class ratio;

duration提供的方法主要有：
在这里插入图片描述

std::chrono::duration的构造方法

duration的构造方法声明如下：

constexpr duration() = default;         // 默认构造方法
duration( const duration& ) = default;  // 拷贝构造方法
template< class Rep2 >
constexpr explicit duration( const Rep2& r );    // 用r个计时周期初始化duration，例如：std::chrono::duration<int, std::kilo> ks(3); // 3000 seconds
template< class Rep2, class Period2 >
constexpr duration( const duration<Rep2, Period2>& d );

最后一个构造方法比较有意思，他的源码如下，其中也包含了第三个构造方法的源码：

template <class _Rep, class _Period>
class duration {
public:...template <class _Rep2, enable_if_t<is_convertible_v<const _Rep2&, _Rep> && (treat_as_floating_point_v<_Rep> !treat_as_floating_point_v<_Rep2>), int> = 0>duration(const _Rep2& _Val) : _MyRep(static_cast<_Rep>(_Val)) {}template <class _Rep2, class _Period2, enable_if_t<treat_as_floating_point_v<_Rep> || (_Ratio_divide_sfinae<_Period2, _Period>::den == 1 && !treat_as_floating_point_v<_Rep2>), int> = 0>duration(const duration<_Rep2, _Period2>& _Dur) : _MyRep(_CHRONO duration_cast<duration>(_Dur).count()) {}...private:_Rep _MyRep; // the stored rep
};

最后一个构造方法在基于d构造的时候，多做了一个duration_cast。duration_cast相当于是做了一个duration模板参数的类型转换（可以类比static_cast等，*_cast方法），下文详细解释。

std::chrono::duration的赋值操作符

赋值操作符的声明如下：

duration& operator=( const duration &other ) = default;

从声明就可以看出，赋值时“=”左右两边变量的模板参数必须一致，如果不一致就要使用duration_cast。例如：

std::chrono::duration<int, std::kilo> ks(3);
std::chrono::duration<int, std::pico> ps(6);
ks = ps;    // 编译报错
ks = std::chrono::duration_cast<int, std::kilo>(ps);std::chrono::duration<int, std::kilo> ks_new(6);
ks= ks_new;  // 编译通过

std::chrono::duration的count

count方法返回的是计时周期个数，如果单位是秒，则表示多少秒；即就是duration中保存的时长。

std::chrono::duration的operator+/-/++/–/+=/-=/*=//=

duration的这些一元和二元operator方法，都是针对计时周期的操作，他一般是基本类型，和平时用的加加减减一样。
在这里插入图片描述

std::chrono::duration的静态方法

这三个静态方法C++20才可以使用，分别返回时间长度为零的duration，返回duration的可以表示的最小时间段，返回最大时间段。
在这里插入图片描述

std::chrono::duration专用的duration_cast方法

他的声明如下：

template< class ToDuration, class Rep, class Period >
constexpr ToDuration duration_cast( const std::chrono::duration<Rep,Period>& d );

用于将一个duration转换成另外一个duration，其本质是模板参数的不同。

std::chrono::duration的helper types

在这里插入图片描述

Clocks

std::chrono提供了三种类型的时钟：system_clock、steady_clock和high_resolution_clock。

system_clock：

system_clock是系统级别的时钟，它表示实时时钟，也就是指示当前时间的时钟。它的时间点是与系统的时钟相关联的，可能受到时钟调整和时区的影响。
system_clock用于获取当前的系统时间，可以用来进行日常时间计算和显示。它通常被用作默认的时钟类型。
system_clock的最小时间单位取决于系统，可能是秒、毫秒或微秒。

    struct system_clock{typedef chrono::nanoseconds				duration;typedef duration::rep					rep;typedef duration::period					period;typedef chrono::time_point<system_clock, duration> 	time_point;static constexpr bool is_steady = false;static time_point now() noexcept;...};

steady_clock：

steady_clock是一个单调递增的时钟，不受任何时钟调整或时区的影响。它提供了一个稳定、可靠的时间基准，适合用于测量时间间隔和计算算法的执行时间。
steady_clock的最小时间单位取决于实现，通常是纳秒或微秒级别。

    struct steady_clock{typedef chrono::nanoseconds				duration;typedef duration::rep					    rep;typedef duration::period					period;typedef chrono::time_point<steady_clock, duration>	time_point;static constexpr bool is_steady = true;static time_point now() noexcept;};

high_resolution_clock：

high_resolution_clock是一个可用于测量小时间间隔的时钟。它通常使用最高分辨率的时钟源来提供更高的时间精度。在大部分平台上，high_resolution_clock是steady_clock的别名，因此也是一个单调递增的时钟。
high_resolution_clock的最小时间单位取决于实现，通常是纳秒或微秒级别。

// https://github.com/gcc-mirror/gcc/blob/master/libstdc%2B%2B-v3/include/bits/chrono.h
using high_resolution_clock = system_clock;

三个时钟都提供了一个静态成员变量：is_steady，表示时钟是否单调，true表示每次获取的时间是单调递增的。还提供了一个静态方法，用于获取当前时间点，其声明如下：

static std::chrono::time_point<std::chrono::system_clock> now() noexcept;

std::chrono::time_point

time_point表示时间点，他是一个类模板，声明如下：

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

一个时间点可以理解为相对于某一时间点的时间段，模板参数中的clock提供这个时间点，duration保存时间段。
time_point提供的方法如下
在这里插入图片描述

std::chrono::time_point的构造

time_point();    // 默认构造
explicit time_point( const duration& d );    // 用一个duration初始化，但是模板参数clock必须指定
template< class Duration2 >
time_point( const time_point<Clock, Duration2>& t );    // conversions

std::chrono::time_point的time_since_epoch

返回值是类型是时间长度（duration类型），即从纪元起点到now对应时间点间的时间长度

duration time_since_epoch() const;

std::chrono::time_point的time_point_cast

对于时间点类型，使用time_point_cast，相当于对时长类型，使用duration_cast

template< class ToDuration, class Clock, class Duration >
std::chrono::time_point<Clock, ToDuration> time_point_cast( const std::chrono::time_point<Clock, Duration> &t );template< class ToDuration, class Clock, class Duration >
constexpr std::chrono::time_point<Clock, ToDuration> time_point_cast( const std::chrono::time_point<Clock, Duration> &t );