C++11標準庫chrono庫使用

chrono是C++11新加入的方便時間日期操做的標準庫，它既是相應的頭文件名稱，也是std命名空間下的一個子命名空間，全部時間日期相關定義均在std::chrono命名空間下。經過這個新的標準庫，能夠很是方便進行時間日期相關操做。
chrono庫主要包含了三種類型：duration, time_point 和 clock。

Duration（時間間隔）

chrono庫中用一個duration模板類，用來表示一段時間間隔，能夠表示幾秒鐘、幾分鐘或者幾個小時的時間間隔。

原型

template<typename _Rep, typename _Period = ratio<1>>
struct duration
{
typedef _Rep   rep;
...
private:
    rep  __r;  //內部維護的計數個數成員
...
};

第一個模版參數是數值類型，表示時鐘個數；第二個爲std::ratio，用來表示每一個時鐘的週期（單位爲秒）。
ratio的原型是

template<intmax_t _Num, intmax_t _Den = 1>
struct ratio;

這是一個非類型模版參數的模版類，intmax_t是定義在cstdint頭文件中的內置類型。第一個參數表明分子，第二個表明分母，二者表示一個通用的比率類型。它們必須在編譯期間肯定爲常量值。分母默認爲1，所以ratio<60>表明60，ratio<1, 1000>表明0.001。爲了方便使用，在ratio頭文件中定義了經常使用比率的別名：

typedef ratio<1, 1000000000000000000> atto;
  typedef ratio<1, 1000000000000000> femto;
  typedef ratio<1, 1000000000000> pico;
  typedef ratio<1, 1000000000> nano;
  typedef ratio<1, 1000000> micro;
  typedef ratio<1, 1000> milli;
  typedef ratio<1, 100> centi;
  typedef ratio<1, 10> deci;
  typedef ratio< 10, 1> deca;
  typedef ratio< 100, 1> hecto;
  typedef ratio< 1000, 1> kilo;
  typedef ratio< 1000000, 1> mega;
  typedef ratio< 1000000000, 1> giga;
  typedef ratio< 1000000000000, 1> tera;
  typedef ratio< 1000000000000000, 1> peta;
  typedef ratio< 1000000000000000000, 1> exa;

回到duration模板類，默認的比率爲ratio<1>，也就是一個時鐘數_Rep表明1秒。爲了方便使用，chrono庫定義了以下的經常使用時間單位：

/// nanoseconds
typedef duration<int64_t, nano>     nanoseconds;

/// microseconds
typedef duration<int64_t, micro>    microseconds;

/// milliseconds
typedef duration<int64_t, milli>    milliseconds;

/// seconds
typedef duration<int64_t>       seconds;

/// minutes
typedef duration<int, ratio< 60>>   minutes;

/// hours
typedef duration<int, ratio<3600>>  hours;

經過定義上述經常使用類型，能夠很是方便的使用：

//線程休眠10秒
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(10));

成員

duration內部維護了週期個數rep和週期period，二者結合用來表示間隔時間。

count

用來獲取內部維護的rep類型的週期個數，或稱爲tick數。即定義變量的實參

chrono::milliseconds ms(10);//10個tick
chrono::duration<double, std::ratio<1, 30>> dur(10.5);//10.5 tick
cout << "ms: " << ms.count() << '\t' << "dur: "<< dur.count() << endl;

上述代碼輸出：

ms: 10 dur : 10.5

靜態成員函數

duration實例化後，對於給定的rep表示週期個數的類型，提供了min、max和zero三個靜態成員函數，用來獲取當前類型能表示的最小、最大週期數和0週期數表明的duration對象。

cout << chrono::seconds::max().count() << endl;

//輸出結果爲：9223372036854775807

運算操做

duration支持基本全部算術運算操做，並且不一樣單位之間的能夠自動進行匹配。這是經過duration_cast模板類實現的。

chrono::minutes t1(5);
chrono::seconds t2(30);
chrono::seconds t3 = t1 - t2;
cout << t3.count() << '\t' << chrono::duration_cast<chrono::minutes>(t3).count() << endl;

//對於類型轉換會進行舍入
//輸出結果：270 4

Time point

chrono庫中用一個time_point模板類，表示一個時間點，如生日、今天日落時刻等，經過一個相對epoch的時間間隔duration來實現，epoch就是1970-1-1時刻，對於同一個時鐘來講，全部的time_point的epoch都是固定的。這個類能夠與標準庫ctime結合起來顯示時間，ctime內部的time_t類型就是表明這個秒數。

原型

template<typename _Clock, typename _Dur = typename _Clock::duration>
struct time_point
{
typedef _Clock                      clock;
typedef _Dur                        duration;
typedef typename duration::rep              rep;
typedef typename duration::period           period;
private:
    duration __d; //維護的內部duration成員
...

};

第一個參數爲當前計時使用的時鐘，可選爲「system_colck」、「steady_colck」、「high_resolution_clock」或者是自定義的時鐘類；
第二個參數爲時間間隔，默認爲使用的時鐘相同的間隔。
內部維護了一個duration私有成員，經過制定的時鐘，來肯定距離epoch時間點的間隔。

成員

chrono::time_point<system_clock> tp = chrono::system_clock::now();
cout << tp.time_since_epoch().count() << endl;

//輸出爲：1452672734311762303
//system_clock的ratio爲nano

運算

與duration相似，time_point也提供了靜態成員min和max，以及算術運算操做，這些都是經過內部維護的duration成員進行的，duration成員的各類操做由前面所述的提供保障，time_point就只須要經過time_since_epoch獲取私有duration成員進行調用便可。還提供了與duration直接進行」+=」和「-=」的運算操做，對於普通的算術運算，若是有一個操做數類型爲duration，則是在time_point類型操做數內部維護的duration成員上進行操做，則返回類型爲time_point；當二者均爲time_point類型時，返回類型爲兩者維護的duration成員之差，從而返回類型也爲duration。

表示當前系統時鐘，共有三種：

• system_clock：從系統獲取時鐘
• steady_clock：不能被修改的時鐘
• high_resolution_clock：高精度時鐘，其實是system_clock或者steady_clock的別名,最小精度是納秒

system_clock

system_clock 提供三個靜態的函數，能夠用於time_point提供了與C API的時間交互的良好定義。所以，能夠很容易與time_t類型打交道。接口函數以下：

//get current time
static time_point now() noexcept;

//time_point conver to time_t
static time_t to_time_t (const time_point& tp) noexcept;

//convert time_t to time_oint
std::chrono::system_clock::from_time_t
static time_point from_time_t (time_t t) noexcept;

system_clock 和ctime函數使用demo：

#include <iostream>
#include <ctime>
#include <chrono>

int main ()
{
    using std::chrono::system_clock;

    std::chrono::duration<int,std::ratio<60*60*24> > one_day (1);

    //current time
    system_clock::time_point today = system_clock::now();

    //tomorrow time
    system_clock::time_point tomorrow = today + one_day;

    //convert time type   
    time_t tmTomorrow = system_clock::to_time_t ( tomorrow );

    //time string
    std::cout << "tomorrow will be: " << ctime(&tmTomorrow);

    struct tm *p;   
    p = localtime(&tmTomorrow); /*轉換爲struct tm結構的當地時間*/  
    printf("%d/%d/%d ", 1900 + p->tm_year, 1 + p->tm_mon, p->tm_mday); 

    return 0;
}

運行結果：

tomorrow will be: Sun Feb 11 09:13:07 2018
2018/2/11

steady_clock

steady_clock 專門用於計算時間差的工具，steady_clock 類只有一個靜態函數now(),用於獲取當前的時間，計算時間差的方式以下：

#include <iostream>
#include <chrono>

int main()
{
    typedef std::chrono::steady_clock  STEADY_CLOCK;

    STEADY_CLOCK::time_point t1 = STEADY_CLOCK::now();

    std::cout << "print 1000 stars" << std::endl;

    for (int i=1; i<=1000; ++i)
    {
        std::cout << "*";
        if (0 == i % 50) 
        {
            std::cout << "\n";
        }
    }

    std::cout << std::endl;

    STEADY_CLOCK::time_point t2 = STEADY_CLOCK::now();

    //毫秒
    std::chrono::duration<double, std::milli> dTimeSpan = std::chrono::duration<double,std::milli>(t2-t1);

    std::cout << "print start time span : " << dTimeSpan.count() << "ms\n";   
}

運行結果：

print 1000 stars
****************************....
print start time span : 0.091333ms

參考資料：
http://www.cplusplus.com/reference/chrono/
http://blog.csdn.net/u010487568/article/details/50512770