扩展 std：：chrono 功能以处理运行时（非编译时）常量周期

Question

我一直在Linux和OSX上试验各种计时器，并想尝试用std::chrono使用的相同接口包装其中一些计时器。

对于在编译时有明确定义的“周期”的定时器来说，这很容易做到，例如POSIX clock _ gettime()family、OSX上的clock_get_time() family或gettimeofday()。

然而，有些有用的计时器的“周期”（虽然是常量）只有在运行时才知道。例如：-POSIX表示时钟周期（CLOCKS_PER_SEC），在非XSI系统上可能是一个变量-在Linux上，时间周期（period of times）在运行时由sysconf（_SC_CLK_TCK）给出-在OSX上，mach_absolute_time（）的周期在运行时通过mach_timebase_info（）给定-在最近的Intel处理器上，DST寄存器以恒定速率计时，但这当然只能在运行时确定

要将这些计时器包装在std:：chrono接口中，一种可能的方法是使用std:：chrono:：纳秒的周期，并将每个计时器的值转换为纳秒。另一种方法是使用浮点表示法。然而，这两种方法都会给now（）函数带来（非常小的）开销，并（可能很小的）精度损失。

我试图寻求的html" target="_blank">解决方案是定义一组类来表示这样的“运行时常数”周期，按照与std::ratio类相同的方式构建。然而，我预计这将需要重写所有相关的模板类和函数(因为它们假设constexpr值)。

如何将这些计时器包装成la std： Chrono？

或者对时钟的时间段使用非连续值？

Answer 1

我为自己的目的做了一件类似的事情，不过只针对Linux。你可以在这里找到代码；你可以随意使用代码。

我的实现所解决的挑战与你问题中提到的挑战部分重叠。具体来说:

>

在运行时检索刻度因子（需要将时钟刻度转换为基于秒的时间单位），但只使用第一次now（）。如果您担心这会导致的小开销，您可以在启动时调用now（）函数一次，然后再测量任何实际间隔。刻度因子存储在静态变量中，这意味着在最低级别上，每次调用now（）函数都意味着检查静态变量是否已初始化。但是，在now（）的每次调用中，此开销将是相同的，因此它不应该影响测量时间间隔。

默认情况下，我不会转换为纳秒，因为当测量相对较长的时间段（例如几秒钟）时，这会导致溢出非常快。这实际上是我不使用 boost 实现的主要原因。我没有转换为纳秒，而是将基本单位实现为模板参数（在代码中称为 Precision）。我使用C 11中的std：：比率作为模板参数。所以我可以选择，例如，时钟

我的时钟类型，称为combined_clock结合了用户时间、系统时间和挂钟时间。对此也有一个升压时钟类型，但它与std中的比率类型和单位不兼容，而我的是。

使用您建议的::sysconf（）调用来检索刻度因子，并且保证在进程的整个生命周期内返回一个相同的值。

所以你使用它的方式如下：

#include "util/proctime.hpp"

#include <ratio>
#include <chrono>
#include <thread>
#include <utility>
#include <iostream>

int main()
{
  using std::chrono::duration_cast;
  using millisec   = std::chrono::milliseconds;
  using clock_type = rlxutil::combined_clock<std::micro>;

  auto tp1 = clock_type::now();

  /* Perform some random calculations. */
  unsigned long step1 = 1;
  unsigned long step2 = 1;
  for (int i = 0 ; i < 50000000 ; ++i) {
    unsigned long step3 = step1 + step2;
    std::swap(step1,step2);
    std::swap(step2,step3);
  }

  /* Sleep for a while (this adds to real time, but not CPU time). */
  std::this_thread::sleep_for(millisec(1000));

  auto tp2 = clock_type::now();

  std::cout << "Elapsed time: "
            << duration_cast<millisec>(tp2 - tp1)
            << std::endl;

  return 0;
}

上面的用法涉及一个漂亮的打印函数，它生成如下输出：

Elapsed time: [user 40, system 0, real 1070 millisec]

Answer 2

[有没有人有任何经验]还是对时钟的时间段使用非连续值？

通读标准（20.11.5，类模板持续时间）后，“期间”预计是“比率的专门化”：

备注：如果Period不是比率的专门化，则程序格式不正确。

所有Chrono模板都严重依赖Constexpr功能。

有人有包装这种计时器的经验吗？

我在这里发现了一个建议，使用period = 1的duration，boost::rational作为rep，尽管没有任何具体的例子。

Answer 3

有人有包装这种计时器的经验吗？

实际上我知道。在OSX上，你感兴趣的平台之一。：-）

你提到:

在OSX上，mach_absolute_time()的周期在运行时由mach_timebase_info()给出

绝对正确。同样在 OSX 上，high_resolution_clock和steady_clock的 libc 实现实际上是基于mach_absolute_time。我是这段代码的作者，它是开源的，拥有慷慨的许可证（只要你保留版权，就可以做任何你想做的事情）。

以下是 libc steady_clock的来源：：现在（）。它几乎是按照你推测的方式建造的。在返回之前，运行时间段将转换为纳秒。在OS X上，转换因子通常为1，代码通过优化来利用这一事实。但是，代码足够通用，可以处理非 1 转换因子。

在第一次调用< code>now()时，将运行时转换因子查询为纳秒会有少量开销。在一般情况下，计算浮点转换因子。在通常情况下(转换因子== 1)，后续成本是通过函数指针调用。我发现开销真的很合理。

在OS X上，转换因子虽然直到运行时才确定，但仍然是一个常数（即不会随着程序的执行而变化），因此只需要计算一次。

如果你的月经实际上是动态变化的，你需要更多的基础设施来处理这个问题。本质上，你需要对周期和时间曲线进行积分，然后计算两个时间点之间的平均周期。这将需要持续监控随着时间变化的周期，并且< code >