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本文轉載自微信公眾號「程序喵大人」，作者程序喵大人。轉載本文請聯系程序喵大人公眾號。  

大家平時工作，如果有計算函數耗時或者打印當前時間的需求，一定要來看看這篇文章!

首先介紹下C++標準中的chrono庫

chrono是一個關于時間的庫，起源于boost，現在是C++的標準，話說現在的C++標準好多都是源于boost，要進標準的特性似乎都會先在boost試驗一番。

首先看一下使用chrono簡單計時的示例代碼：

void func() {  // 計時 
   std::chrono::time_point<std::chrono::high_resolution_clock> begin = high_resolution_clock::now(); 
   std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(20)); 
   auto end = high_resolution_clock::now(); 
   cout << "time " << duration_cast<milliseconds>(end - begin).count() << endl; 
} 

chrono中有三個概念duration、time_point、clock

duration：表示一段時間，三分鐘、三秒等，它的定義如下：

template <class _Rep, class _Period = ratio<1>> class duration; 

ratio的定義如下：

template <intmax_t N, intmax_t D = 1> class ratio; 

Rep表示數據類型，int，long等，Period表示時間單位，N是分子，D是分母，直接看例子吧：

using atto  = ratio<1, 1000000000000000000LL>; 
using femto = ratio<1, 1000000000000000LL>; 
using pico  = ratio<1, 1000000000000LL>; 
using nano  = ratio<1, 1000000000>; 
using micro = ratio<1, 1000000>; 
using milli = ratio<1, 1000>; 
using centi = ratio<1, 100>; 
using deci  = ratio<1, 10>; 
using deca  = ratio<10, 1>; 
using hecto = ratio<100, 1>; 
using kilo  = ratio<1000, 1>; 
using mega  = ratio<1000000, 1>; 
using giga  = ratio<1000000000, 1>; 
using tera  = ratio<1000000000000LL, 1>; 
using peta  = ratio<1000000000000000LL, 1>; 
using exa   = ratio<1000000000000000000LL, 1>; 
 
using nanoseconds  = duration<long long, nano>; 
using microseconds = duration<long long, micro>; 
using milliseconds = duration<long long, milli>; 
using seconds      = duration<long long>; 
using minutes      = duration<int, ratio<60>>; 
using hours        = duration<int, ratio<3600>>; 
 
using hours2       = duration<int, ratio<3600, 1>>; 
using hours2       = duration<int, ratio<7200, 2>>; 

詳細看完上述例子您也明白了，ratio的默認的時間單位是1秒，以小時為例，一小時等于3600秒，3600 / 1 == 7200 / 2 == 3600，所以hours == hours2 == hours3。

標準庫還提供了duration_cast用于轉換各種duration。

template <class _To, class _Rep, class _Period, enable_if_t<_Is_duration_v<_To>, int> = 0> 
   constexpr _To duration_cast(const duration<_Rep, _Period>&) noexcept( 
   is_arithmetic_v<_Rep>&& is_arithmetic_v<typename _To::rep>); 
 
template <class _Ty> 
   _INLINE_VAR constexpr bool _Is_duration_v = _Is_specialization_v<_Ty, duration>; 
 
template <class _Ty> 
_INLINE_VAR constexpr bool is_arithmetic_v = // determine whether _Ty is an arithmetic type 
   is_integral_v<_Ty> || is_floating_point_v<_Ty>; 

函數看著很繁瑣，直接看看示例代碼吧：

void func() { 
   auto sec = std::chrono::seconds(10); 
   auto mill = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(sec); 
   cout << sec.count() << endl; // 返回多少s 
   cout << mill.count() << endl; // 返回多少ms 
} 
輸出： 
10 
10000 

time_point：用來表示某個具體時間點。

定義如下：

template <class _Clock, class _Duration = typename _Clock::duration> 
   class time_point; 

使用方式如下：

void func() { 
   std::chrono::time_point<std::chrono::system_clock, std::chrono::milliseconds> tp(std::chrono::seconds(12)); 
   cout << tp.time_since_epoch().count() << endl; 
   std::time_t t = system_clock::to_time_t(tp); 
   cout << "time " << ctime(&t) << endl; 
} 
輸出： 
12000 
time Thu Jan  1 08:00:12 1970 

這里有個函數time_since_epoch()，表示這個time_point距離元年也就是1970年1月1日所經過的duration。

time_point也有各種表示方式，類似于duration，也提供了轉換函數time_point_cast()。

void func() { 
    time_point<system_clock, milliseconds> tp(seconds(12)); 
    cout << tp.time_since_epoch().count() << endl; 
    time_point<system_clock, seconds> tp2 = time_point_cast<seconds>(tp); 
    cout << tp2.time_since_epoch().count() << endl; 
} 
輸出: 
12000 
12 

Clocks：

這里的時鐘大體有三種：

• system_clock
• steady_clock
• high_resolution_clock

system_clock表示當前的系統時鐘，有三個函數：

now()：表示當前時間的time_point 
to_time_t()：將time_point轉換成time_t秒 
from_time_t()：將time_t轉換成time_point 

源碼如下：

struct system_clock { // wraps GetSystemTimePreciseAsFileTime/GetSystemTimeAsFileTime 
    using rep = long long; 
 
    using period = ratio_multiply<ratio<_XTIME_NSECS_PER_TICK, 1>, nano>; 
 
    using duration                  = chrono::duration<rep, period>; 
    using time_point                = chrono::time_point<system_clock>; 
    static constexpr bool is_steady = false; 
 
    _NODISCARD static time_point now() noexcept { // get current time 
        return time_point(duration(_Xtime_get_ticks())); 
    } 
 
    _NODISCARD static __time64_t to_time_t(const time_point& _Time) noexcept { // convert to __time64_t 
        return static_cast<__time64_t>(_Time.time_since_epoch().count() / _XTIME_TICKS_PER_TIME_T); 
    } 
 
    _NODISCARD static time_point from_time_t(__time64_t _Tm) noexcept { // convert from __time64_t 
        return time_point(duration(_Tm * _XTIME_TICKS_PER_TIME_T)); 
    } 
}; 

steady_clock表示穩定的時鐘，它只有一個函數，就是now()，后一次調用now()肯定比上一次調用now()的返回值大，不受系統時間修改的影響。

源碼如下：

struct steady_clock { // wraps QueryPerformanceCounter 
    using rep                       = long long; 
    using period                    = nano; 
    using duration                  = nanoseconds; 
    using time_point                = chrono::time_point<steady_clock>; 
    static constexpr bool is_steady = true; 
 
    _NODISCARD static time_point now() noexcept { // get current time 
        const long long _Freq = _Query_perf_frequency(); // doesn't change after system boot 
        const long long _Ctr  = _Query_perf_counter(); 
        static_assert(period::num == 1, "This assumes period::num == 1."); 
        const long long _Whole = (_Ctr / _Freq) * period::den; 
        const long long _Part  = (_Ctr % _Freq) * period::den / _Freq; 
        return time_point(duration(_Whole + _Part)); 
    } 
}; 

使用方式和之前的都相同：

void func() {  // 計時 
    std::chrono::time_point<std::chrono::steady_clock> begin = steady_clock::now(); 
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(20)); 
    auto end = steady_clock::now(); 
    cout << "time " << duration_cast<milliseconds>(end - begin).count() << endl; 
} 

high_resolution_clock表示高精度時鐘，是系統可用的最高精度的時鐘，它其實就是system_clock或者steady_clock的別名：

using high_resolution_clock = steady_clock; 

介紹完了C++的chrono那下面再看下C語言的各種時間相關的API吧：

首先可以通過C語言的clock拿到程序執行時處理器所使用的時鐘數來計時：

clock_t clock(void); 

該函數返回程序執行起(一般為程序的開頭)，處理器時鐘所使用的時間。也獲取 CPU 所使用的秒數，除以 CLOCKS_PER_SEC即可，返回的clock_t其實就是long類型的重命名。

使用方式如下：

void func() { 
    clock_t start_t = clock(); 
    cout << start_t << " 個時鐘 \n"; 
    for (int i = 0; i < 100000000; i++) { 
    } 
    clock_t end_t = clock(); 
    cout << end_t << " 個時鐘 \n"; 
    cout << "循環的秒數：" << (double)(end_t - start_t) / CLOCKS_PER_SEC << endl; 
} 

如何獲取當前時間戳，單位為秒

void func() {  // 獲取當前時間戳，單位為秒 
    struct timeval time; 
    gettimeofday(&time, NULL); 
    cout << time.tv_sec << " s \n"; 
} 

也可以使用time函數：

time_t time(time_t *time); 

該函數返回系統的當前日歷時間，返回的是自1970年1月1日以來所經過的秒數。

time_t其實就是一個整數類型，是int64_t的重命名，該函數直接使用返回值就好，參數一般傳空即可。

timer 存取結果的時間指針變量，類型為time_t，指針變量可以為null。

如果timer指針非null，則time()函數返回值變量與timer指針一樣，都指向同一個內存地址;

否則如果timer指針為null，則time()函數返回一個time_t變量時間。

void func() {  // 獲取當前時間戳，單位為秒 
    time_t now = time(NULL); 
    cout << static_cast<int64_t>(now) << " s \n"; 
} 

如何獲取當前時間戳?單位為毫秒

void func() {  // 獲取當前時間戳，單位為毫秒 
    struct timeval time; 
    gettimeofday(&time, NULL); 
    cout << time.tv_sec * 1000 + time.tv_usec / 1000 << " ms \n"; 
} 

如何顯示當前的系統時間呢?可以使用ctime顯示當前時間：

char* ctime(const time_t* time); 

該函數返回一個表示當地時間的字符串指針，輸出內容格式如下：

day month year hours:minutes:seconds year\n\0。 

示例代碼如下：

void func() { 
    time_t now = time(NULL); 
    char* dt = ctime(&now); 
    cout << "cur time is: " << dt; 
} 
輸出： 
Tue Sep 22 22:01:40 2020 

可以使用tm結構自定義顯示當前時間的格式：

struct tm * localtime(const time_t * timer); 

將日歷時間轉換為本地時間，從1970年起始的時間戳轉換為1900年起始的時間數據結構

另一個類似的函數是gmtime函數：

struct tm *gmtime(const time_t *time); 

只是該函數返回的是UTC時間，協調世界時(UTC)也被稱為格林尼治標準時間(GMT)。

tm結構如下：

struct tm { 
  int tm_sec;   // 秒，正常范圍從 0 到 59，但允許至 61 
  int tm_min;   // 分，范圍從 0 到 59 
  int tm_hour;  // 小時，范圍從 0 到 23 
  int tm_mday;  // 一月中的第幾天，范圍從 1 到 31 
  int tm_mon;   // 月，范圍從 0 到 11 
  int tm_year;  // 自 1900 年起的年數 
  int tm_wday;  // 一周中的第幾天，范圍從 0 到 6，從星期日算起 
  int tm_yday;  // 一年中的第幾天，范圍從 0 到 365，從 1 月 1 日算起 
  int tm_isdst; // 夏令時 
}; 

tm_sec 在C89的范圍是[0-61]，在C99更正為[0-60]。通常范圍是[0-59]，貌似有些系統會出現60秒的跳躍。

tm_mon 是從零開始的，所以一月份為0，十二月份為11。

tm_year是從1900年開始計算，所以顯示年份的時候需要加上1900

void func() { 
    time_t rawtime = time(NULL); 
    struct tm* ptminfo = localtime(&rawtime); 
    printf("cur time is: %02d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d\n", ptminfo->tm_year + 1900, ptminfo->tm_mon + 1, 
           ptminfo->tm_mday, ptminfo->tm_hour, ptminfo->tm_min, ptminfo->tm_sec); 
    ptminfo = gmtime(&rawtime); 
    printf("cur time is: %02d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d\n", ptminfo->tm_year + 1900, ptminfo->tm_mon + 1, 
           ptminfo->tm_mday, ptminfo->tm_hour, ptminfo->tm_min, ptminfo->tm_sec); 
} 
輸出： 
cur time is: 2020-09-23 21:27:37 
cur time is: 2020-09-23 13:27:37 

可以通過asctime顯示tm結構的時間：

char * asctime ( const struct tm * time ); 

和ctime類似，返回的都是一個固定時間格式的字符串，只是傳入的參數不同。

void func() { 
    time_t rawtime = time(NULL); 
    struct tm* info1 = localtime(&rawtime); 
    cout << "正常 日期和時間：" << asctime(info1) << endl; 
    info1 = gmtime(&rawtime); 
    cout << "UTC 日期和時間：" << asctime(info1) << endl; 
} 
輸出： 
正常 日期和時間：Wed Sep 23 21:47:44 2020 
UTC 日期和時間：Wed Sep 23 13:47:44 2020 

也可以使用strftime()函數，該函數可用于格式化日期和時間為指定的格式，如果產生的 C 字符串小于 size 個字符(包括空結束字符)，則會返回復制到 str 中的字符總數(不包括空結束字符)，否則返回零。

size_t strftime( 
    char *str, // 指向目標數組的指針，用來復制產生的C字符串 
    size_t maxsize, // 最多傳出字符數量 
    const char *format, // 格式化方式 
    const struct tm *timeptr // tm指針 
); 

format格式如下：

%a 星期幾的縮寫 
%A 星期幾的全稱 
%b 月份的縮寫 
%B 月份的全稱 
%c 標準的日期的時間串 
%C 年份的前兩位數字 
%d 十進制表示的每月的第幾天（值從1到31） 
%D 月/天/年 
%e 在兩字符域中，十進制表示的每月的第幾天 
%F 年-月-日 
%g 年份的后兩位數字，使用基于周的年 
%G 年份，使用基于周的年 
%h 簡寫的月份名 
%H 24小時制的小時（值從0到23） 
%I 12小時制的小時（值從1到12） 
%j 十進制表示的每年的第幾天（值從1到366） 
%m 十進制表示的月份（值從1到12） 
%M 十時制表示的分鐘數（值從0到59） 
%n 換行符 
%p 本地的AM或PM的等價顯示 
%r 12小時的時間 
%R 顯示小時和分鐘：hh:mm 
%S 十進制的秒數（值從0到61） 
%t 水平制表符 
%T 顯示時分秒：hh:mm:ss 
%u 每周的第幾天，星期一為第一天 （值從1到7，星期一為1） 
%U 第年的第幾周，把星期日作為第一天（值從0到53） 
%V 每年的第幾周，使用基于周的年 
%w 十進制表示的星期幾（值從0到6，星期天為0） 
%W 每年的第幾周，把星期一做為第一天（值從0到53） 
%x 標準的日期串 
%X 標準的時間串 
%y 不帶世紀的十進制年份（值從0到99） 
%Y 帶世紀部分的十制年份 
%Z 時區名稱，如果不能得到時區名稱則返回空字符。 
%% 一個%符號 

使用代碼如下：

void func() { 
    time_t rawtime = time(NULL); 
    char buf[256]; 
    strftime(buf, sizeof(buf), "%Y-%m-%d %H:%M:%S", localtime(&rawtime)); 
    cout << buf << endl; 
} 

參考資料：

https://www.runoob.com/cprogramming/c-function-strftime.html

https://www.runoob.com/cprogramming/c-function-clock.html

https://www.runoob.com/cplusplus/cpp-date-time.html

https://www.cnblogs.com/jwk000/p/3560086.html