C++11 chrono库出现前，开发者如何实现时间测量？

自C++11起，我们可以通过标准库中的chrono组件实现精准的时间测量，示例代码如下：

#include <iostream>
#include <chrono>
 
long fibonacci(unsigned n)
{
    if (n < 2) return n;
    return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2);
}
 
int main()
{
    auto start = std::chrono::steady_clock::now();
    std::cout << "f(42) = " << fibonacci(42) << '\n';
    auto end = std::chrono::steady_clock::now();
    std::chrono::duration<double> elapsed_seconds = end-start;
    std::cout << "elapsed time: " << elapsed_seconds.count() << "s\n";
}

在chrono库诞生前，标准C++层面没有统一的高精度时间测量接口，开发者主要依赖以下两类方案：

1. 基于C标准库的低精度实现 #

可以借助C标准库<time.h>中的函数完成基础时间统计：

• time()：返回从纪元（通常为1970年1月1日00:00:00）到当前的秒数，精度仅为秒级，适合粗略的时间跨度统计。
• clock()：返回程序运行以来消耗的CPU时钟周期数，将其除以CLOCKS_PER_SEC可转换为秒数，但这个值代表的是程序占用的CPU时间，而非实际流逝的墙钟时间，且CLOCKS_PER_SEC的定义可能因平台而异。

示例代码：

#include <iostream>
#include <time.h>

long fibonacci(unsigned n)
{
    if (n < 2) return n;
    return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2);
}

int main()
{
    // 测量CPU时间
    clock_t cpu_start = clock();
    std::cout << "f(42) = " << fibonacci(42) << '\n';
    clock_t cpu_end = clock();
    double cpu_elapsed = static_cast<double>(cpu_end - cpu_start) / CLOCKS_PER_SEC;
    std::cout << "CPU time used: " << cpu_elapsed << "s\n";

    // 测量墙钟时间
    time_t wall_start = time(nullptr);
    fibonacci(42);
    time_t wall_end = time(nullptr);
    std::cout << "Wall time elapsed: " << difftime(wall_end, wall_start) << "s\n";
}

2. 操作系统专属的高精度API #

如果需要微秒甚至纳秒级的精度，必须依赖平台特定的系统调用：

• Windows平台：使用QueryPerformanceCounter()获取高精度计数器值，配合QueryPerformanceFrequency()将计数器值转换为实际时间，精度可达微秒级。
• Linux/Unix平台：使用gettimeofday()（微秒精度）或clock_gettime()（纳秒精度，属于POSIX标准，多数Unix-like系统支持）。

Linux平台示例代码：

#include <iostream>
#include <sys/time.h>

long fibonacci(unsigned n)
{
    if (n < 2) return n;
    return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2);
}

int main()
{
    struct timeval start, end;
    gettimeofday(&start, nullptr);
    std::cout << "f(42) = " << fibonacci(42) << '\n';
    gettimeofday(&end, nullptr);
    double elapsed = (end.tv_sec - start.tv_sec) + static_cast<double>(end.tv_usec - start.tv_usec) / 1e6;
    std::cout << "elapsed time: " << elapsed << "s\n";
}

总而言之，C++11之前没有跨平台的标准高精度时间测量方案，开发者要么接受C标准库的低精度限制，要么针对不同平台编写适配代码。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者KcFnMi