C++中的时间相关处理

time.h

在C++11之前，C++ 程序员通常使用 C 语言标准库中的时间和日期函数来处理时间，这些函数的精度通常只有秒级别。这些传统的 C 语言 API 包括 time.h 头文件中定义的函数，如 time(), gmtime(), localtime(), mktime() 等。这些函数使用 time_t 类型来表示时间，并且与 struct tm 结构体一起使用来处理日期和时间。

#include <iostream>
#include <ctime>

int main() {
    // 获取当前时间
    time_t now = time(nullptr);

    // 将 time_t 类型的时间转换为 tm 结构体，以便于读取和格式化
    tm* local_time = localtime(&now);

    // 打印当前时间的各个部分
    std::cout << "Current year: " << 1900 + local_time->tm_year << std::endl;
    std::cout << "Current month: " << 1 + local_time->tm_mon << std::endl;
    std::cout << "Current day: " << local_time->tm_mday << std::endl;
    std::cout << "Current hour: " << local_time->tm_hour << std::endl;
    std::cout << "Current minute: " << local_time->tm_min << std::endl;
    std::cout << "Current second: " << local_time->tm_sec << std::endl;

    // 使用 asctime() 将 tm 结构体转换为可读的字符串形式
    std::cout << "Current time: " << asctime(local_time);

    // 使用 mktime() 来将 tm 结构体转换为 time_t 类型的时间戳
    time_t time_from_tm = mktime(local_time);

    // 再次打印转换后的时间戳
    std::cout << "Time from tm struct: " << ctime(&time_from_tm);

    // 使用 difftime() 计算两个时间的差（秒）
    time_t future_time = now + 3600; // Add one hour to the current time
    double time_difference = difftime(future_time, now);
    std::cout << "Time difference: " << time_difference << " seconds" << std::endl;

    return 0;
}

由于这些传统方法在处理时间和日期时存在局限性，例如精度不足以及跨平台兼容性问题，C++11 引入了 std::chrono 库，它提供了更高精度的时间间隔和时钟，以及时间点的表示，从而极大地改进了 C++ 中的时间处理能力。

C++11中的引入的时间处理部分：chrono

主要组件

• 时钟（Clocks）：std::chrono提供了不同类型的时钟，主要有以下几种：

  • std::chrono::system_clock：基于系统时间的时钟，可能会受到系统时间变化的影响。
  • std::chrono::steady_clock：提供一个稳定的时间来源，不受系统时间调整的影响。
  • std::chrono::high_resolution_clock：通常提供最高的时间分辨率。

• 时间间隔（Duration）：std::chrono::duration类模板用于表示两个时间点之间的时间长度。它非常灵活，允许用户指定时间单位，如秒、毫秒、微秒等。

• 时间点（Time Points）：std::chrono::time_point类模板表示特定的时间点。结合时钟和持续时间，它可以表示从纪元（通常是1970年1月1日午夜）开始的某个具体时间。

使用场景

• 性能测量：通过计算两个时间点之间的差异，可以测量代码块的执行时间。
• 定时任务：可以创建定时任务，比如使用std::this_thread::sleep_for让线程暂停执行一段时间。
• 时间格式化：可以将时间点格式化为易读的字符串形式。

demo代码

性能测量：

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <thread>

void func1(int matrix[1000][1000]){
    for(auto i=0;i<1000;i++){
        for(auto j=0;j<1000;j++){
            matrix[i][j] += 1;
        }
    }
}

void func2(int matrix[1000][1000]){
    for(auto i=0;i<1000;i++){
        for(auto j=0;j<1000;j++){
            matrix[j][i] += 1;
        }
    }
}

int main(){
    int matrix[1000][1000] = {0};
    auto start = std::chrono::steady_clock::now();
    func1(matrix);
    auto end = std::chrono::steady_clock::now();

    auto dt = end-start;
    int64_t duration = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(dt).count();

    std::cout << "func1 run time:" << duration << std::endl;
    start = std::chrono::steady_clock::now();
    func2(matrix);
    end = std::chrono::steady_clock::now();

    dt = end-start;
    duration = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(dt).count();

    std::cout << "func2 run time:" << duration << std::endl;
    return 0;
} 

定时任务：

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <thread>

int main() {
    // 获取当前时间点
    auto now = std::chrono::system_clock::now();

    // 休眠1秒
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));

    // 再次获取当前时间点
    auto later = std::chrono::system_clock::now();

    // 计算时间差
    auto duration = later - now;
    int64_t sec = std::chrono::duration_cast<std::chrono::seconds>(duration).count();
    std::cout << "Time taken: " << sec << " seconds\n";

    return 0;
}

打印现在时间：

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

int main() {
    // 获取当前时间点
    auto now = std::chrono::system_clock::now();
    
    // 转换为time_t类型，这在C++11中是time_t的高精度版本
    std::time_t now_time_t = std::chrono::system_clock::to_time_t(now);
    
    // 将time_t类型转换为tm结构体，以便于读取和格式化
    std::tm now_tm;
    localtime_s(&now_tm, &now_time_t); // 使用localtime_s是安全的，因为localtime_r在某些平台上不可用

    // 打印当前时间的各个部分
    std::cout << "Current year: " << 1900 + now_tm.tm_year << std::endl;
    std::cout << "Current month: " << 1 + now_tm.tm_mon << std::endl;
    std::cout << "Current day: " << now_tm.tm_mday << std::endl;
    std::cout << "Current hour: " << now_tm.tm_hour << std::endl;
    std::cout << "Current minute: " << now_tm.tm_min << std::endl;
    std::cout << "Current second: " << now_tm.tm_sec << std::endl;

    // 使用chrono的duration来计算一个小时后的时间
    auto one_hour_later = now + std::chrono::hours(1);

    // 计算时间差（以秒为单位）
    auto time_difference = std::chrono::duration_cast<std::chrono::seconds>(one_hour_later - now);

    // 格式化当前时间和时间差输出
    std::cout << "Current time: " << std::put_time(&now_tm, "%Y-%m-%d %H:%M:%S") << std::endl;
    std::cout << "Time difference: " << time_difference.count() << " seconds" << std::endl;

    return 0;
}