基于C++實現(xiàn)高精度計時器

更新時間：2024年02月04日 11:06:12 作者：草上爬

chrono是C++ 11中的時間庫,它提供了跨平臺的高精度時鐘解決方案,精確到納秒級,本文主要為大家詳細介紹了如何使用chrono實現(xiàn)高精度計時器,感興趣的可以了解下

一.時間點和時鐘

chrono庫頭文件中所有函數(shù)與類模板均定義在std::chrono命名空間中；

這里主要介紹時間點和時鐘兩個概念：

一般計時器就是從某個時間點開始，然后到某個時間點之間的計數(shù)，就是我們一般稱之為耗時。

1.時間點

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

std::chrono::time_point 表示一個具體時間。

第一個模板參數(shù)Clock用來指定所要使用的時鐘，在標準庫中有三種時鐘，分別為：

● system_clock：當前系統(tǒng)范圍(即對各進程都一致)的一個實時的日歷時鐘(wallclock)

● steady_clock：當前系統(tǒng)實現(xiàn)的一個穩(wěn)定時鐘，該時鐘的每個時間嘀嗒單位是均勻的(即長度相等)

● high_resolution_clock：當前系統(tǒng)實現(xiàn)的一個高分辨率時鐘。

第二個模板函數(shù)參數(shù)用來表示時間的計量單位(特化的std::chrono::duration<> )

時間點都有一個時間戳，即時間原點。chrono庫中采用的是Unix的時間戳1970年1月1日 00:00。所以time_point也就是距離時間戳(epoch)的時間長度（duration）。

2.時鐘

下面用demo測試一下上面三種時鐘的精度

#include <iostream>
#include <chrono>
using namespace std;
using namespace std::chrono;
int main()
{
    cout << "system clock          : ";
    cout << system_clock::period::num << "/" << system_clock::period::den << " s" << endl;
    cout << "steady clock          : ";
    cout << steady_clock::period::num << "/" << steady_clock::period::den << " s" << endl;
    cout << "high resolution clock : ";
    cout << high_resolution_clock::period::num << "/"
         << high_resolution_clock::period::den << " s" << endl;
 
    return 0;
}

可以看到在我的電腦上，這三種時鐘的精度是一樣的，都是1納秒。但一般來說system_clock的精度是100納秒，而high_resolution的精度是1納秒，對于程序來說，一般微秒級就夠了，所以說chrono提供的時鐘精度綽綽有余。

二.計時器的實現(xiàn)

#include <iostream>
#include <chrono>
using namespace std;
using namespace std::chrono;
class HighResolutionClock
{
public:
    HighResolutionClock()
    {
        update();
    }
 
    ~HighResolutionClock()
    {
 
    }
 
    void update()
    {
        m_start = high_resolution_clock::now();
    }
    // 秒
    double getSecond()
    {
        return getMicroSec() * 0.000001;
    }
    // 毫秒
    double getMilliSec()
    {
        return getMicroSec()*0.001;
    }
    // 微妙
    long long getMicroSec()
    {
        // 如果你愿意，也可以用nanoseconds獲取納秒，其實微秒已經夠用了
        return duration_cast<microseconds>(high_resolution_clock::now() - m_start).count();
    }
 
private:
    time_point<high_resolution_clock> m_start;
 
};
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    HighResolutionClock hrClock;
    int sum = 0;
    hrClock.update();
 
    for (int i = 0; i < 100000; i++)
    {
        sum++;
    }
 
    cout << "cost time: " << hrClock.getMilliSec() <<" ms"<< endl;
    cout << "cost time: " << hrClock.getMicroSec() <<" us" << endl;
    return 0;
 
}