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只谈C++11新特性 - std::chrono

article 2025/1/11 20:58:03

std::chrono

背景

在 C++11 之前，C++ 标准库在处理时间相关操作时，主要依赖于 C 标准库中的 <ctime> 提供的接口。虽然这些接口可以满足一些基础的需求，但存在以下问题：

精度不足：C 标准库的时间函数如 time、difftime 通常只能精确到秒，无法满足高精度时间测量的需求。
易用性差：时间操作的接口通常使用全局变量（如 time_t 和 tm），且语义不够直观。例如，日期和时间的转换需要手动处理，代码复杂且容易出错。
扩展性差：无法方便地支持自定义时间单位或高精度计时器。

例如，以下代码展示了 C++11 之前计算一段代码执行时间的复杂性：

#include <iostream>
#include <ctime>

void someFunction() {
   
    for (volatile int i = 0; i < 1000000; ++i); // 模拟耗时操作
}

int main() {
   
    std::clock_t start = std::clock();
    someFunction();
    std::clock_t end = std::clock();

    double elapsed_time = double(end - start) / CLOCKS_PER_SEC;
    std::cout << "Execution time: " << elapsed_time << " seconds." << std::endl;

    return 0;
}

上述代码的问题包括：

std::clock 的精度依赖于实现，无法保证跨平台的一致性。
时间的单位仅为秒，无法更精确地测量小数部分。
代码冗长，且容易引入错误。

为了应对这些问题，C++11 引入了一个全新的时间库 std::chrono，为时间处理提供了更强大的支持。

std::chrono 的功能

std::chrono 是一个跨平台的时间库，专为解决上述问题而设计。它提供了以下主要组件：

组件	功能描述
`duration`	表示时间间隔，支持多种时间单位。
`time_point`	表示具体的时间点，支持与 `duration` 进行加减运算。
`clock`	提供当前时间点，支持不同类型的时钟（如系统时钟和高精度时钟）。
`literals`（字面量）	提供便捷的时间单位字面量（如 `s` 表示秒）。