boost 之计算机的时间-chrono

chrono库位于名字空间boost ::chrono，需要包含头文件,为了使用扩展功能，需要定义宏 BOOST_CHRONO_EXTENSIONS，即:

#define BOOST_ERROR_CODE_HEADER_ONLY        //无需编译 system

#define BOOST_CHRONO_HEADER_ONLY                 //无需编译 chrono

#define BOOST_CHRONO_EXTENSIONS                  //使用拓展功能

#include<boost/chrono.hpp>                                        // chrono库文件

时间长度

chrono库定义了时间长度的表示 duration，在概念上与 date_time库的 time_duration相同，都表示一定长度的时间，但 duration侧重于编译期的时间单位表示，更接近ratio，所以与time_duration的接口非常不同。
 

duration

template<class Rep,class Period=ratio<1>>//默认模板参数 s
class duration
{
    public:
    typedef  Rep     rep;
    typedef  Period  period;
 
    private:
    rep     rep_;
    public:
    constexpr duration();
    constexpr explicit duration(const Rep2&r);
    constexpr duration(const duration&d);
    ...
}

chrono库预定义了常用的时间单位,比如 hours.minutes.seconds.milliseconds等，但与date time库time duration使用派生子类的方式不同，chrono库通过在模板参数里使用不同的ratio来定义时间单位，因而每一个时间单位都是不同的类型:

除了这些预定义的时间单位，我们也可以用typedef来简化 duration类型，实现任意勺时间分辨率，duration赋予了我们极大的灵活性。例如:
 

typedef duration<long,   std::ratio<30>>    half_min;
    typedef duration<int,    std::ratio<60*15>> quater;
    typedef duration<double, std::ratio<3600*24>> day; 

使用时间长度

duration内部只有一个成员变量rep_，用来存储时间的计数，支持各种算术运算一因为本质上它就是一个算术类型。而时间单位则用ratio在编译期表示，各种时间单位的转换都是通过ratio在编译期模板元计算完成的（具体的实现原理我们暂不必深究)。

duration 的构造函数指定它的时间计数，表示一段rep_*ratio秒的时间长度，成员函数count ()可以获得内部保存的时间计数rep_:

类型转化：

void cast()
{
    duration<int,   boost::ratio<1>> s(30);
    auto m=duration_castint,boost::ratio<60>>>(s);
    std::cout<
}
int main()
{
    cast();
}

时钟

时钟(Clock)是chrono里的另一个重要概念，它确定了一个时间的起点(since）和时间单位（duration)，使用时钟我们就可以处理计算机世界里的时间。

chrono库实现c++标准定义

system_clock                                   :如实反映计算机实际时间的时钟;

steady_clock                                   :稳定的时钟，不会因系统时间调整而变化;

high_resolution_clock                      :高分辨率的时钟，但通常是前两者的typedef。

度量运行时间

process_real_cpu_clock:               进程执行的实际时间;

process_user_cpu_clock:               用户CPU时间; 

process_system_cpu_clock:           系统CPU时间;

thread_clock                                    :线程执行的实际时间。

各个时钟的接口基本相同 例如system_clock的类摘要

class system_clock
{
    public:
    typedef    some_define  duration;//时间单位
    typedef    duration::rep  rep;//计数单位
    typedef    duration::period period;//ratio
    typedef    chrono::time_point  time_point;//时间点；
 
    ...
}

使用辅助类clock_string 的两个静态成员函数name ( )、since ()可以获取时钟的描述信息,它的声明是:

template<class Clock class charT>
{
static std::basic_stringname();
static std::basic_stringsince()
}

时间点

时间点time _point 与时钟紧密关联，它必须由一个时钟产生，标记了自时钟起点以来所经过的时间。

time_point的实例一般由now()产生 

它内部持有duration变量 支持c++标准的加减和比较运算

综合实例

高精度计时器

class steady_timer final
{
    private:
    typedef boost::chrono::steady_clock clock_type;
    typedef clock_type::time_point time_point_type;
    typedef microseconds duration_type;
     
     time_point_type m_start=clock_type::now();//记录时间点
    public:
    steady_timer()=default;
    ~steady_timer()=default;
    public:
    void restart()
    {
        m_start=clock_type::now();
 
    }
    duration_type elapsed() const{
        return round(clock_type::now()-m_start);//四舍五入
    }
}；

cup_timer

为什么需要它

cpu_timer使用了chrono库的高精度时钟 high_resolution_clock，不仅能够度量进程使用的实际时间，还能够度量CPU时间，它支持最高到微秒精度的计时，而且使用起来同样非常方便，是旧版本timer的很好替代品。

是什么

时间类型

typedef boost::int_least64_t nanosecond_type;
struct cpu_times
{
    nanosecond_type wall;       //挂钟日历
    nanosecond_type user;       //用户cpu
    nanosecond_type system;     //系统cpu
};

内部实现

class cpu_timer
{
    public:
    cpu_timer(){start();}
    
    bool  is_stoped()const;
    cpu_times elapsed()const;
 
    ...
    //格式化 输出流逝时间
    std::string format(int placs,const std::string &format)const;
    std::string fromat(int places=default_places)const;
    ...
}

cpu_timer的实现原理与timer类似，只是内部改用chrono库的高精度时钟来获得时间计量，并且时间的计量也不是一个简单的整数类型 std::clock_t，而是改成了含有三个数值的类型cpu_times。

cpu_times没有流输出功能，但提供格式化函数format ()，可以把 elapsed ()的结界钴梅为个酊漆的字符电，形如

xs wall, Ys user + Zs system = Cs CPU (P%) \n

怎么用

 
    std::vectorv(10,"monada");
    cpu_timer t;
    assert(!t.is_stopped());
    for(int i=0;i<10000;++i)
    {
       v.push_back("nm");
    }
    t.stop();
    assert(t.is_stopped());
    std::cout<< "pause for a while. .." <
    std::cout << "we can do something ..." <
    t.resume();
   std:: cout<

//定义默认的输出格式

string default_fmt(" %ws wall,%us user + %ss system = %ts CPU (%p%)\n")

其中的%格式化选项并不是printf标准，而是cpu timer库自定义的，含义是:

%w:       挂钟时间,即cpu_times.wall值;

%u        用户时间

%s         系统时间       

%t          总计cpu时间

%p          总计时间占挂钟时间的百分比

string format(const cpu_times& times,short places,const string& format);

string format (const cpu_times& times,short places = default_places);

实例用法：

const nanoseconde_type ms=1000*1000;

cpu_times ct=(2000*ms,1000*ms,100*ms);

cout<

运结果

2.000s wall,1.000s user + 0.100s system = 1.100s cPU (55.0%)

升级版本 auto_cpu_timer

一句话 对象构建 自动计时 离开作用域 立即销毁