C++11 STL 的時間函式庫：chrono

• 紀錄時間點的 time_point
• 紀錄時間長度的 duration

duration 是 chrono 裡面，用來記錄時間長度的類別，他基本上是一個 template class，可以自行定義他的意義；chrono 也有提供一些比較常見的時間類別，可以直接拿來使用，下面就是內建的 duration 的型別：

typedef duration<long long, nano> nanoseconds;
typedef duration<long long, micro> microseconds;
typedef duration<long long, milli> milliseconds;
typedef duration<long long> seconds;
typedef duration<int, ratio<60> > minutes;
typedef duration<int, ratio<3600> > hours;

其中可以看到，第一個 template 參數是要用來儲存資料的型別，第二個則是他相對於「秒」的比例。這邊也使用了 ratio 這個 C 11 的另一個新的函式庫的類別，他是用來記錄「有理數」（可以寫成分數的數）的新類別，有興趣可以參考 cppreference 的介紹。

基本上，一般會用到時間單位這邊都有定義好了，如果不合用的話，也可以自己去定義；而由於 chrono 也有把相關的計算都定義了，所以也可以直接拿來做計算，就算是時間單位不同，也不會有問題。

下面就是一個簡單的例子：

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 分鐘、 t2 是代表 60 秒，t3 則是 t1 減去 t2，也就是 600 – 60 = 540 秒。

而如果要取得一個 duration 的值的話，則是要呼叫他的 count() 這個函式；像在上面的例子裡面，就會把 t3 的值輸出，所以最後會出現「540 second」。

而如果想要做強制的時間單位轉換，也可以使用 duration_cast<>() 這個函式來做；下面就是一個把以秒為單位的 t3 轉換成分鐘後再輸出。

cout << chrono::duration_cast<chrono::minutes>( t3 ).count() << endl;

相較於 duration 是用來紀錄時間的長度的，time_point 是用來記錄一個特定時間點的資料類別。他一樣是一個 template class，需要指定要使用的 clock 與時間單位（duration）。

Chrono 一般來說有提供兩種 clock 可以使用，分別是：system_clock 和 steady_clock。其中 system_clock 是直接去抓系統的時間，有可能在使用中會被被修改（參考）；而 steady_clock 則是確實地去紀錄時間的流逝，所以不會出現時間倒退的狀況（參考）。

一般要使用的話，大概會是下面的樣子：

std::chrono::steady_clock::time_point t1 = std::chrono::steady_clock::now();
std::cout << "Hello World\n";
std::chrono::steady_clock::time_point t2 = std::chrono::steady_clock::now();
std::cout << "Printing took "
  << std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(t2 - t1).count()
  << "us.\n";

透過 clock 類別所提供的 now() 這個函式，可以快速地取得現在的時間；而兩者相減的話，則會產生一個型別為 duration 的結果；在上面的例子裡面，就是一開始先取得當下的時間 t1，然後輸出一個字串後、再去取得一個時間 t2，之後兩者相減，就可以取得中間過程所花費的時間了。在這邊則是在相減後，把結果轉換成以 micro second 為單位後，再做輸出。

而 time_point 也可以和 duration 做計算，得出新的 time_point；例如下面的程式碼，就是計算 10 個小時候的時間：

std::chrono::system_clock::time_point now = std::chrono::system_clock::now();
std::chrono::system_clock::time_point nt = now   std::chrono::hours(10);

另外，chrono 也有定義 high_resolution_clock，提供更高的精確度（參考）；但是實際上在 MSVC11 上，他就等同於 system_clock。

而如果要把不同定義的 time_point 做轉換，則也可以使用 time_point_cast<>() 這個函式來處理，不過這邊就不多加說明了。

STL 的 chrono 並沒有定義 time_point 的輸出方式，所以我們並不能直接透過 output stream 來輸出 time_point 的資料，所以如果要把他輸出成字串的話，其實還有點麻煩…

如果想要輸出的話，一個方法是透過 clock 提供的 to_time_t() 這個函式，把 time_point 先把他轉換成 C-style 的 time_t，然後再透過 ctime() 這類的函式做輸出；下面是一個簡單的範例：

std::chrono::system_clock::time_point now = std::chrono::system_clock::now();
std::time_t now_c = std::chrono::system_clock::to_time_t( now );
std::cout << std::ctime( &now_c ) << std::endl;

而如果是使用 Boost 的版本的話，Boost 則是另外有提供 chrono_io.hpp 這個檔案，在裡面替 duration 和 time_point 定義了輸出的格式，可以直接使用，相當地方便～有興趣的話，可以參考 Boost 的官方說明。

• http://en.cppreference.com/w/cpp/header/chrono
• http://msdn.microsoft.com/en-us/library/hh874757.aspx
• http://www.boost.org/doc/libs/1_55_0/doc/html/chrono.html