如何在C++中实现高效计时功能

一、chrono库

在C++11标准中，提供了std::chrono库，用于进行时间相关的处理。

首先，我们需要一个时钟，其中，系统时钟由std::chrono::system_clock提供，其用法如下：

#include <iostream>
#include <chrono>

int main()
{
    auto start = std::chrono::system_clock::now();
    
    // do something
    
    auto end = std::chrono::system_clock::now();
    auto elapsed = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(end - start);
    
    std::cout << "Elapsed time: " << elapsed.count() << "ms\n";
    
    return 0;
}

这段代码中用到了std::chrono::system_clock::now()来获取当前时间，然后用auto关键字来推导类型，省略了时间类型的繁琐定义。duration_cast<std::chrono::milliseconds>用于将时间转换为“毫秒”类型的时间，elapsed.count()则得到毫秒数。

二、高精度计时器

上文提到的chrono库可以很好地计时，但其时间精度在微妙级别，对于需要更高精度的计时需求，我们可以使用一个高精度计时器。

代码示例：

#include <iostream>
#include <chrono>

class Timer
{
public:
    Timer() { m_startTimepoint = std::chrono::high_resolution_clock::now(); }
    ~Timer()
    {
        Stop();
    }
    void Stop()
    {
        auto endTimepoint = std::chrono::high_resolution_clock::now();
        auto start = std::chrono::time_point_cast<std::chrono::microseconds>(m_startTimepoint);
        auto end = std::chrono::time_point_cast<std::chrono::microseconds>(endTimepoint);
        auto duration = end.time_since_epoch() - start.time_since_epoch();
        long long us = duration.count();
        double ms = us * 0.001;
        double s = ms * 0.001;
        std::cout << us << "us (" << ms << "ms) (" << s << "s)\n";
    }
private:
    std::chrono::time_point<std::chrono::high_resolution_clock> m_startTimepoint;
};

int main()
{
    Timer timer;
    
    // do something
    
    return 0;
}

这是一个计时器类，其构造函数中通过std::chrono::high_resolution_clock::now()获取计时器开始的时间点，随后在析构函数中结束计时，并计算了微秒、毫秒、秒三种时间单位，并将其输出。在需要计时的代码块中，只需要定义一个计时器类的对象，其析构函数会在代码块执行结束时自动调用。

三、使用clock()函数

C++标准库提供了std::clock()函数用于计算CPU时间。

示例代码：

#include <iostream>
#include <ctime>

int main()
{
    std::clock_t start, end;
    start = std::clock();
    
    // do something
    
    end = std::clock();
    
    double time_used = static_cast<double>(end - start) / CLOCKS_PER_SEC;
    
    std::cout << "CPU time used: " << time_used << "s\n";
    
    return 0;
}

在代码执行期间，clock()函数会返回CPU经过的时间，单位为时钟周期数，这里使用CLOCKS_PER_SEC将其转化为秒，并输出结果。