C++ 扩展std:：chrono功能以处理运行时（非编译时）常量周期

我一直在Linux和OSX上试验各种定时器，我想尝试用std:：chrono使用的相同接口包装其中的一些定时器

对于在编译时具有定义良好的“周期”的计时器来说，这很容易做到，例如POSIX clock_gettime（）系列、OSX上的clock_get_time（）系列或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说明了时钟（）的周期，即每秒时钟数，在非XSI系统上可能是一个变量 -在Linux上，时间段（）在运行时由sysconf（_SC_CLK_TCK）给出 -在OSX上，马赫数绝对时间（）的周期在运行时由马赫数时基信息（）给出 -在最近的英特尔处理器上，DST寄存器以恒定速率进行计时，但这当然只能在运行时确定

要在std:：chrono接口中封装这些计时器，一种可能是使用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。但是，这两种方法都会给now（）函数带来（非常小的）开销，并且（可能很小的）精度损失

我试图寻求的解决方案是定义一组类来表示这样的“运行时常量”周期，它们是按照与std:：ratio类相同的行构建的。 但是，我希望这将需要重写所有相关的模板类和函数（因为它们假定为constexpr值）

我怎样把这种计时器包装成一个标准的计时器

或者对时钟的时间段使用非constexpr值

[是否有人有经验]或在时钟时间段使用非constexpr值

在阅读标准（20.11.5，课程模板持续时间）后，“期间”应为“比率的专门化”：

备注：如果周期不是比率的特化，则程序格式不正确

所有chrono模板都严重依赖constexpr功能

有没有人有过将这种计时器包装成一个标准计时器的经验

我发现了一个建议，使用句点为1的duration，boost:：rational作为rep，尽管没有任何具体的例子

有没有人有过包装这种计时器的经验 时间

事实上我喜欢。在OSX上，您感兴趣的平台之一。：-）

你提到：

在OSX上，mach_absolute_time（）的周期在运行时由 马赫时基信息（）

绝对正确。同样在OSX上，

高分辨率时钟

和

稳定时钟

的实现实际上是基于

马赫绝对时间

。我是这段代码的作者，这段代码是开源的，有一个慷慨的许可证（只要你保留版权，就可以用它做任何你想做的事情）

这是你的资料来源。它的建造方式和你想象的差不多。运行时间段在返回之前转换为纳秒。在OSX上，转换因子通常为1，代码利用这一事实进行优化。但是，该代码足够通用，可以处理非1转换因子

在第一次调用

now（）

时，查询运行时转换因子到纳秒的成本很小。在一般情况下，计算浮点转换因子。在常见情况下（转换因子==1），后续开销是通过函数指针调用的。我发现开销真的很合理

在OSX上，转换因子虽然直到运行时才确定，但仍然是一个常量（即，不会随程序执行而变化），因此只需计算一次

---

如果你的周期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。基本上，您需要积分（微积分）周期与时间曲线，然后计算两个时间点之间的平均周期。这需要持续监控周期随时间的变化，而

并不是合适的工具。这些工具通常是在操作系统级别处理的。

我也做了类似的事情，但只是针对Linux。你找到了密码；您可以随意以任何方式使用代码

我的实施所面临的挑战与您问题中提到的部分重叠。具体而言：

• 在运行时检索刻度因子（将时钟刻度转换为基于秒的时间单位所需的刻度因子），但仅使用第一次

  now（）

  &ddagger；。如果您担心这会导致较小的开销，在测量任何实际间隔之前，可以在启动时调用

  now（）

  函数一次。勾号因子存储在静态变量中，这意味着仍然存在一些开销，因为在最低级别上，

  now（）

  函数的每次调用都意味着检查静态变量是否已初始化。但是，每次调用

  now（）

  ，此开销都是相同的，因此它不应影响测量时间间隔

• 默认情况下，我不会转换为纳秒，因为在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:：ratio

  作为模板参数。例如，我可以选择一个

  时钟

  ，这意味着调用

  now（）

  函数将在内部转换为微秒而不是纳秒，这意味着我可以测量几秒或几分钟的周期，而不超过

  #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;
  }
  

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