(原创)c++11中的日期和时间库

　　c++11提供了日期时间相关的库chrono，通过chrono相关的库我们可以很方便的处理日期和时间。c++11还提供了字符串的宽窄转换功能，也提供了字符串和数字的相互转换的库。有了这些库提供的便利的工具类，我们能方便的处理日期和时间相关的转换和格式输出。

chrono

　　chrono库主要包含了三种类型：时间间隔Duration、时钟Clocks和时间点Time point。

Duration

　　duration表示一段时间间隔，用来记录时间长度，可以表示几秒钟、几分钟或者几个小时的时间间隔，duration的原型是：

template<class Rep, class Period = std::ratio<1>> class duration;

　　第一个模板参数Rep是一个数值类型，表示时钟个数；第二个模板参数是一个默认模板参数std::ratio，它的原型是：

template<std::intmax_t Num, std::intmax_t Denom = 1> class ratio;

　　它表示每个时钟周期的秒数，其中第一个模板参数Num代表分子，Denom代表分母，分母默认为1，ratio代表的是一个分子除以分母的分数值，比如ratio<2>代表一个时钟周期是两秒，ratio<60>代表了一分钟，ratio<60*60>代表一个小时，ratio<60*60*24>代表一天。而ratio<1, 1000>代表的则是1/1000秒即一毫秒，ratio<1, 1000000>代表一微秒，ratio<1, 1000000000>代表一纳秒。标准库为了方便使用，就定义了一些常用的时间间隔，如时、分、秒、毫秒、微秒和纳秒，在chrono命名空间下，它们的定义如下：

typedef duration <Rep, ratio<3600,1>> hours;
typedef duration <Rep, ratio<60,1>> minutes;
typedef duration <Rep, ratio<1,1>> seconds;
typedef duration <Rep, ratio<1,1000>> milliseconds;
typedef duration <Rep, ratio<1,1000000>> microseconds;
typedef duration <Rep, ratio<1,1000000000>> nanoseconds;

　　通过定义这些常用的时间间隔类型，我们能方便的使用它们，比如线程的休眠：

std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(3)); //休眠三秒
std::this_thread::sleep_for(std::chrono:: milliseconds (100)); //休眠100毫秒

　　chrono还提供了获取时间间隔的时钟周期个数的方法count()，它的基本用法：

#include <chrono>
#include <iostream>
int main()
{
    std::chrono::milliseconds ms{3}; // 3 毫秒
    // 6000 microseconds constructed from 3 milliseconds
    std::chrono::microseconds us = 2*ms; //6000微秒
    // 30Hz clock using fractional ticks
    std::chrono::duration<double, std::ratio<1, 30>> hz30(3.5);
    std::cout <<  "3 ms duration has " << ms.count() << " ticks
"<<  "6000 us duration has " << us.count() << " ticks
"
}

输出：
3 ms duration has 3 ticks
6000 us duration has 6000 ticks

         时间间隔之间可以做运算，比如下面的例子中计算两端时间间隔的差值：

std::chrono::minutes t1( 10 );
std::chrono::seconds t2( 60 );
std::chrono::seconds t3 = t1 - t2;
std::cout << t3.count() << " second" << std::endl;

         其中，t1 是代表 10 分钟、 t2 是代表 60 秒，t3 则是 t1 減去 t2，也就是 600 - 60 = 540 秒。通过t1-t2的count输出差值为540个时钟周期即540秒（因为每个时钟周期为一秒）。我们还可以通过duration_cast<>()来将当前的时钟周期转换为其它的时钟周期，比如我可以把秒的时钟周期转换为分钟的时钟周期，然后通过count来获取转换后的分钟时间间隔：

cout << chrono::duration_cast<chrono::minutes>( t3 ).count() <<” minutes”<< endl;
将会输出:
9 minutes

Time point

　　time_point表示一个时间点，用来获取1970.1.1以来的秒数和当前的时间, 可以做一些时间的比较和算术运算，可以和ctime库结合起来显示时间。time_point必须要clock来计时，time_point有一个函数time_since_epoch()用来获得1970年1月1日到time_point时间经过的duration。下面的例子计算当前时间距离1970年1月一日有多少天：

#include <iostream>
#include <ratio>
#include <chrono>

int main ()
{
  using namespace std::chrono;
  typedef duration<int,std::ratio<60*60*24>> days_type;
  time_point<system_clock,days_type> today = time_point_cast<days_type>(system_clock::now());
  std::cout << today.time_since_epoch().count() << " days since epoch" << std::endl;
  return 0;
}

　　time_point还支持一些算术元算，比如两个time_point的差值时钟周期数，还可以和duration相加减。下面的例子输出前一天和后一天的日期：

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <ctime>
#include <chrono>

int main()
{
    using namespace std::chrono;
    system_clock::time_point now = system_clock::now();
    std::time_t last = system_clock::to_time_t(now - std::chrono::hours(24));
　　std::time_t next= system_clock::to_time_t(now - std::chrono::hours(24));
    std::cout << "One day ago, the time was "<< std::put_time(std::localtime(&last), "%F %T") << '
';
　　std::cout << "Next day, the time was "<< std::put_time(std::localtime(&next), "%F %T") << '
';
}

输出：

One day ago, the time was 2014-3-2622:38:27
Next day, the time was 2014-3-2822:38:27

Clocks

　　表示当前的系统时钟，内部有time_point, duration, Rep, Period等信息，它主要用来获取当前时间，以及实现time_t和time_point的相互转换。Clocks包含三种时钟：

• system_clock：从系统获取的时钟；
• steady_clock：不能被修改的时钟；
• high_resolution_clock：高精度时钟，实际上是system_clock或者steady_clock的别名。

可以通过now()来获取当前时间点：

#include <iostream>
#include <chrono>

int main()
{
std::chrono::steady_clock::time_point t1 = std::chrono::system_clock::now();
std::cout << "Hello World
";
std::chrono::steady_clock::time_point t2 = std::chrono:: system_clock::now();
std::cout << (t2-t1).count()<<” tick count”<<endl;
}

输出：

Hello World
20801tick count

         通过时钟获取两个时间点之相差多少个时钟周期，我们可以通过duration_cast将其转换为其它时钟周期的duration：

cout << std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>( t2-t1 ).count() <<” microseconds”<< endl;
输出：
20 microseconds

         system_clock的to_time_t方法可以将一个time_point转换为ctime：

std::time_t now_c = std::chrono::system_clock::to_time_t(time_point);

而from_time_t方法则是相反的，它将ctime转换为time_point。

　　steady_clock可以获取稳定可靠的时间间隔，后一次调用now()的值和前一次的差值是不因为修改了系统时间而改变，它保证了稳定的时间间隔。它的用法和system用法一样。

时间的格式化输出

　　system_clock和std::put_time配合起来使用可以格式化日期的输出，std::put_time能将日期格式化输出。下面的例子是将当前时间格式化输出：

#include <chrono>
#include <ctime>
#include <iomanip>
#include <string>
using namespace std;

int main()
{
    auto t = chrono::system_clock::to_time_t(std::chrono::system_clock::now());
cout<< std::put_time(std::localtime(&t), "%Y-%m-%d %X")<<endl;
cout<< std::put_time(std::localtime(&t), "%Y-%m-%d %H.%M.%S")<<endl;

    return 0;
}

上面的例子将输出：

2014-3-27 22:11:49
2014-3-27 22.11.49

timer

　　可以利用high_resolution_clock来实现一个类似于boost.timer的定时器，这样的timer在测试性能时会经常用到，经常用它来测试函数耗时，它的基本用法是这样的：

void fun()
{
    cout<<”hello word”<<endl;
}

int main()
{
         timer t; //开始计时
         fun()
         cout<<t.elapsed()<<endl; //打印fun函数耗时多少毫秒
}

　　c++11中增加了chrono库，现在用来实现一个定时器是很简单的事情，还可以移除对boost的依赖。它的实现比较简单，下面是具体实现：

#include<chrono>
usingnamespace std;
usingnamespace std::chrono;

classTimer
{
public:
    Timer() : m_begin(high_resolution_clock::now()) {}
    void reset() { m_begin = high_resolution_clock::now(); }

//默认输出秒
　　double elapsed() const
　　{
　　　　return duration_cast<duration<double>>(high_resolution_clock::now() - m_begin).count();
　　}

//默认输出毫秒
    //int64_t elapsed() const
    //{
        //return duration_cast<chrono::milliseconds>(high_resolution_clock::now() - m_begin).count();
    //}

    //微秒
    int64_t elapsed_micro() const
    {
        return duration_cast<chrono::microseconds>(high_resolution_clock::now() - m_begin).count();
    }

    //纳秒
    int64_t elapsed_nano() const
    {
        return duration_cast<chrono::nanoseconds>(high_resolution_clock::now() - m_begin).count();
    }

    //秒
    int64_t elapsed_seconds() const
    {
        return duration_cast<chrono::seconds>(high_resolution_clock::now() - m_begin).count();
    }

    //分
    int64_t elapsed_minutes() const
    {
        return duration_cast<chrono::minutes>(high_resolution_clock::now() - m_begin).count();
    }

    //时
    int64_t elapsed_hours() const
    {
        return duration_cast<chrono::hours>(high_resolution_clock::now() - m_begin).count();
    }

private:
    time_point<high_resolution_clock> m_begin;
};

测试代码：

void fun()
{
    cout<<”hello word”<<endl;
}

int main()
{
         timer t; //开始计时
         fun()
         cout<<t.elapsed()<<endl; //打印fun函数耗时多少毫秒
cout<<t.elapsed_micro ()<<endl; //打印微秒
cout<<t.elapsed_nano ()<<endl; //打印纳秒
cout<<t.elapsed_seconds()<<endl; //打印秒
cout<<t.elapsed_minutes()<<endl; //打印分钟
cout<<t.elapsed_hours()<<endl; //打印小时
}

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