C/C++时间库chrono的使用总结

2023-12-14 10:25:44 作者：小谢sd

std::chrono是C++标准库中的一个组件,用于表示和处理时间,其功能就像是心理学中的感知系统,它可以为我们捕捉、量化并操作抽象的时间概念,这就如同我们的大脑可以理解和感知周围环境的时间流逝一样,这种感知和理解能力是人类进行日常活动所必需的,

在程序设计中，时间管理是一个核心概念，它不仅关系到程序的效率和性能，而且直接影响用户体验。C++作为一门高效的编程语言，提供了std::chrono库，用于精确地处理和计算时间。这个库的设计体现了程序员对时间流逝的敏感性，同时也揭示了编程中对精确度和性能的持续追求。

使用 <chrono> 库的好处是可以以不同的精度测量时间，包括纳秒、微秒、毫秒和秒。通过计算两个时间点之间的时间间隔，可以精确地测量代码执行的时间。

std::chrono库主要包含以下功能：

时间点：表示特定的时间点，比如当前的时间。这如同人们通过记忆可以回忆起特定的时刻。
时间段：表示时间的长度，比如1秒，1分钟，1小时等。这如同人们能够感知时间的流逝，理解"早","晚"等概念。
时钟：用于获取当前的时间点，有三种类型的时钟：system_clock，steady_clock和high_resolution_clock。这如同人们通过看表来知道现在的具体时间。

为了更好的理解这些功能，让我们看一下下面的表格：

类名	描述	对应的心理学概念
std::chrono::system_clock	系统的实际时间，可能会受到系统时间调整的影响	外部环境对人的影响
std::chrono::steady_clock	稳定的时钟，时间从不调整	稳定、可靠的心理状态
std::chrono::high_resolution_clock	提供最小的可表示的时间间隔	细微的心理变化
std::chrono::time_point	表示特定的时间点	特定的记忆
std::chrono::duration	表示时间的长度	时间的感知

通过一个具体实例来逐步讲解时间库chrono的使用，实例如下：

  // 开始计时
  auto startTime = std::chrono::steady_clock::now();
  //自己定义的检查答案的函数，可忽略
  checkAnswers(problems);
  // 停止计时
  auto endTime = std::chrono::steady_clock::now();
  // 计算答题时间
  std::chrono::duration<double> elapsedSeconds = endTime - startTime;
  int elapsedMinutes = static_cast<int>(elapsedSeconds.count() / 60);
  int elapsedSecondsRemainder = static_cast<int>(elapsedSeconds.count()) % 60;
  std::cout << "Time taken: " << elapsedMinutes << " minutes " << elapsedSecondsRemainder << " seconds" << std::endl;

逐条语句讲解：

开始或者停止计时的代码

    // 开始计时
  auto startTime = std::chrono::steady_clock::now();
    // 停止计时
  auto endTime = std::chrono::steady_clock::now();

这段代码使用了C++标准库中的 <chrono> 头文件中的时间库，用于获取开始计时时间并将其存储在变量 startTime 中，获取停止计时时间并将其存储在变量 endTime 中。

下面是对该代码的解释：

std::chrono::steady_clock：steady_clock 是一个表示稳定、递增的时钟，用于测量时间间隔。它提供了一个相对稳定的时间基准，适用于测量较小时间间隔。
std::chrono::steady_clock::now()：now() 是 steady_clock 类的成员函数，用于获取当前的时间点。
auto startTime = std::chrono::steady_clock::now();：这行代码使用 auto 关键字自动推导变量类型，将当前时间点的值赋给变量 startTime。由于 std::chrono::steady_clock::now() 返回的是一个时间点对象，编译器通过自动类型推导将其分配给 startTime 变量。

计算答题时间的代码

  // 计算答题时间
  std::chrono::duration<double> elapsedSeconds = endTime - startTime;
  int elapsedMinutes = static_cast<int>(elapsedSeconds.count() / 60);
  int elapsedSecondsRemainder = static_cast<int>(elapsedSeconds.count()) % 60;

这段代码用于计算答题时间，并将其分解为分钟和秒。

1.std::chrono::duration<double> elapsedSeconds = endTime - startTime;：
这一行代码计算 endTime 和 startTime 之间的时间差，并将结果存储在 elapsedSeconds 变量中。elapsedSeconds 是一个 std::chrono::duration 类型的对象，用于表示持续的时间。通过将 endTime 减去 startTime，我们得到了这段时间的持续时间。

注：std::chrono::duration 是 C++ 标准库中用于表示时间持续的类模板。std::chrono::duration 提供了一系列成员函数和运算符，用于对时间持续进行操作和计算。一些常用的成员函数和运算符包括：

count()：返回持续时间的内部表示值（类型为 Rep）。
operator+、operator-：用于对两个持续时间进行加法和减法运算。
operator*、operator/：用于将持续时间乘以或除以一个标量值。
operator==、operator!=、operator<、operator>：用于比较两个持续时间的大小关系。

2.int elapsedMinutes = static_cast<int>(elapsedSeconds.count() / 60);：
这一行代码将持续时间转换为以分钟为单位的整数值。elapsedSeconds.count() 返回持续时间的秒数，除以 60 可以得到分钟数。使用 static_cast<int> 进行强制类型转换，将浮点数结果转换为整数。

注：static_cast 是 C++ 中的一种类型转换操作符，用于进行静态类型转换（static_cast）。

静态类型转换是一种在编译时进行的类型转换，它允许将一个类型转换为另一个相关类型，前提是这两个类型之间存在某种类型转换的关系。

static_cast 可以用于以下几种转换：

隐式类型转换：static_cast 可以将一种算术类型转换为另一种算术类型，如将 int 转换为 double、将 float 转换为 int 等。
类层次转换：static_cast 可以在类层次结构中进行向上转型（upcast）和向下转型（downcast），但在向下转型时需要注意安全性，因为 static_cast 不提供运行时类型检查。如果向下转型是不安全的，应该使用 dynamic_cast 进行动态类型转换。
指针类型转换：static_cast 可以在指针类型之间进行转换，包括将派生类指针转换为基类指针（向上转型）和将基类指针转换为派生类指针（向下转型）。在指针转换时，编译器不会进行运行时类型检查，因此需要确保转换是安全的。

引用类型转换：static_cast 可以在引用类型之间进行转换，类似于指针类型转换。转换时需要注意类型的兼容性和安全性。

3.int elapsedSecondsRemainder = static_cast<int>(elapsedSeconds.count()) % 60;：
这一行代码计算以秒为单位的剩余时间。elapsedSeconds.count() 返回持续时间的秒数，使用 static_cast<int> 将其转换为整数。然后，通过取模运算符 % 将其对 60 取余，得到不足一分钟的剩余秒数。

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C/C++时间库chrono的使用总结

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