前言
计时器可能是大多数程序员都自己实现过的一个功能，尤其是C++这种没有计时器类可以直接调用的，一般都会自己实现一个，而由于硬件的原因，想要一个跨平台的计时器功能还要兼顾不同的硬件平台，增加程序员的工作量。C++11标准发布之后，新增了chrono命名空间，里面包含了大量与时间相关的功能，利用它可以非常方便的写出一个计时器类。
旧式计时器类
先说一下以往的方法，在 Windows 平台上，想要实现一个高精度的计时器，一般会用到2个 Windows API ， QueryPerformanceFrequency 和 QueryPerformanceCounter ，配合使用获取高精度时间间隔。而 linux 平台则一般使用 gettimeofday 函数，可以获取微妙精度的时间，如需更高精度，则可能要用到汇编。
接口
它可能长这样，为了兼顾不同平台，需要预处理宏的帮忙。
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| #include <time.h>
#ifdef _WIN32
#include <windows.h>
#if !defined(_WINSOCK2API_) && !defined(_WINSOCKAPI_)
struct timeval {
long tv_sec;
long tv_usec;
};
#endif
#else//_WIN32
#include <sys/time.h>
#endif//_WIN32
typedef double timer_dt;
class Timer {
public:
Timer();
~Timer() {};
void start();
void stop();
timer_dt get_time();
#ifdef _WIN32
double freq;
LARGE_INTEGER start_time;
LARGE_INTEGER finish_time;
#else//_WIN32
struct timeval start_time;
struct timeval finish_time;
#endif//_WIN32
};
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实现
核心的3个函数start()、stop()和get_time()的实现可能是这样的：
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| // 构造函数里获取高精度时钟的频率
Timer::Timer() {
#ifdef _WIN32
LARGE_INTEGER tmp;
QueryPerformanceFrequency((LARGE_INTEGER*)&tmp);
freq = (double)tmp.QuadPart/1000.0;
#endif
}
void Timer::start() {
#ifdef _WIN32
QueryPerformanceCounter((LARGE_INTEGER*) &start_time);
#else//_WIN32
gettimeofday(&start_time, 0);
#endif//_WIN32
}
void Timer::stop() {
#ifdef _WIN32
QueryPerformanceCounter((LARGE_INTEGER*) &finish_time);
#else//_WIN32
gettimeofday(&finish_time, 0);
#endif//_WIN32
}
timer_dt Timer::get_time() {
timer_dt interval = 0.0f;
#ifdef _WIN32
interval = (timer_dt)((double)(finish_time.QuadPart
- start_time.QuadPart) / freq);
#else
// time difference in milli-seconds
interval = (timer_dt) (1000.0 * ( finish_time.tv_sec - start_time.tv_sec)
+(0.001 * (finish_time.tv_usec - start_time.tv_usec)));
#endif//_WIN32
return interval;
}
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C++11 计时器类
chrono
C++11 标准发布之后，给我们带来了 chrono 命名空间，里面的东西虽说名字特别难记:P，但是用起来很方便，用它来实现一个跨平台、高精度的计时器类只需要十几行代码，甚至核心代码只有3行：
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| #include <chrono>
// 这里为了方便说明直接用了该命名空间，实际情况请酌情使用
using namespace std::chrono;
class Timer {
public:
Timer() : tpStart(high_resolution_clock::now()), tpStop(tpStart) {}
public:
void start() { tpStart = high_resolution_clock::now(); }
void stop() { tpStop = high_resolution_clock::now(); }
template <typename span>
auto delta() const { return duration_cast<span>(high_resolution_clock::now() - tpStart).count(); }
private:
time_point<high_resolution_clock> tpStart;
time_point<high_resolution_clock> tpStop;
};
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没错，只需要这些代码就可以实现一个跨平台且高精度的计时器类，使用方法也非常简单，可以按需选择精度，例：
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| Timer t;
// some code here
t.stop();
// 调用 delta() 函数时需指定精度，以下四种均在chrono命名空间内定义
// seconds, milliseconds, microseconds, nanoseconds
std::cout << "the xxx time is: " << t.delta<nanoseconds>() << std::endl; // 输出纳秒
std::cout << "the xxx time is: " << t.delta<milliseconds>() << std::endl; // 输出毫秒
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为了方便使用，还可以加入以下两个函数。
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| template <typename span>
auto stop_delta() { stop(); return duration_cast<span>(tpStop - tpStart).count(); }
template <typename span>
auto stop_delta_start() {
stop();
auto ts = duration_cast<span>(tpStop - tpStart).count();
start();
return ts;
}
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ratio
C++11还增加了 ratio 命名空间，顾名思义，这个命名空间里定义了一堆比率，如 std::milli 、 std::micro 、 std::nano ，配合这些比率我们就可以实现一个返回浮点数的计时器了，核心代码如下，只是修改了一点点内容:
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| #include <chrono>
#include <ratio>
// 这里为了方便说明直接用了该命名空间，实际情况请酌情使用
using namespace std::chrono;
class Timer {
public:
using s = std::ratio<1, 1>;
using ms = std::ratio<1, 1000>;
using us = std::ratio<1, 1000000>;
using ns = std::ratio<1, 1000000000>;
public:
Timer() : tpStart(high_resolution_clock::now()), tpStop(tpStart) {}
public:
void start() { tpStart = high_resolution_clock::now(); }
void stop() { tpStop = high_resolution_clock::now(); }
template <typename span>
auto delta() const { return duration<double, span>(high_resolution_clock::now() - tpStart).count(); }
template <typename span>
auto stop_delta() { stop(); return duration<double, span>(tpStop - tpStart).count(); }
template <typename span>
auto stop_delta_start() {
stop();
auto ts = duration<double, span>(tpStop - tpStart).count();
start();
return ts;
}
private:
time_point<high_resolution_clock> tpStart;
time_point<high_resolution_clock> tpStop;
};
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总结
C++11新增的这个 chrono 命名空间非常方便好用，由于是标准库，在跨平台方面具有天然优势，在代码简洁程度上也比原来要好，配合模板更加可以减少代码量，当然它不止能用来做计时器用，还有很多别的方面的应用，在此就不多说了，以后可能会补充。