c++中如何使用chrono库_c++高精度时间测量与转换方法【详解】

用 std::chrono::high_resolution_clock::now() 获取高精度时间点，性能测量只存 time_point，用 duration_cast 转换差值，转本地时间需经 system_clock 中转。

如何用 std::chrono 获取当前高精度时间点

直接用 std::chrono::high_resolution_clock::now() 是最常用也最可靠的方式，它返回一个 time_point，底层精度取决于系统（Linux 通常纳秒级，Windows 可能是 100ns 级）。别用 system_clock 做性能测量——它可能被系统时钟调整影响，测出来的时间差会跳变。

常见错误：把 now() 结果直接转成 time_t 或打印为字符串来“看时间”，这反而丢精度、加开销。性能测量阶段只该存 time_point，最后再统一转换。

• 不要写 auto t = std::chrono::system_clock::now(); 测耗时
• 避免在循环里反复调用 .time_since_epoch().count() ——先存 time_point，结束再算差值
• 跨线程测量时注意：不同 CPU 核心的 high_resolution_clock 可能有微小漂移，短于 1μs 的测量慎用

如何计算两个时间点之间的毫秒/微秒差值

用 std::chrono::duration_cast 转换，不是手动除 1000 或 1000000。C++ 的 duration 类型自带单位语义，硬除会丢失类型安全，还容易因整数截断出错。

auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
// ... do something ...
auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
auto us = std::chrono::duration_cast(end - start);
auto ms = std::chrono::duration_cast(end - start);
std::cout << "cost: " << us.count() << " μs\n";

注意：duration_cast 默认向下取整（如 1.9ms → 1ms），若需四舍五入，得手动加半格再 cast：

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• auto ms_rounded = std::chrono::duration_cast<:chrono::milliseconds>(end - start + 500μs);
• 用字面量后缀（ms、us、ns）比写 std::chrono::milliseconds(1) 更简洁且不易错
• 别对 duration 做浮点运算后再 cast——double 表示大整数时会丢失精度（比如超过 2⁵³ 的纳秒值）

如何把 time_point 转成可读的本地时间字符串

必须经过 system_clock 中转，因为 high_resolution_clock 不保证和日历时间对齐。直接用 high_resolution_clock::to_time_t 是未定义行为。

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auto tp = std::chrono::high_resolution_clock::now();
auto sys_tp = std::chrono::system_clock::from_time_t(
    std::chrono::system_clock::to_time_t(
        std::chrono::time_point_cast(
            tp
        )
    )
);
auto tt = std::chrono::system_clock::to_time_t(sys_tp);
std::cout << std::put_time(std::localtime(&tt), "%Y-%m-%d %H:%M:%S");

这段代码看着绕，是因为 high_resolution_clock::time_point 和 system_clock::time_point 的 epoch（起始点）可能不同，不能直接 static_cast。实际项目中，如果只要“大致时间”，更稳妥的做法是测完耗时后，另起一次 system_clock::now() 打日志。

• 别试图用 high_resolution_clock::to_time_t(tp) ——标准没定义它的行为
• std::put_time 需要 C++11 以上且编译器支持，MSVC 2015+、GCC 5+、Clang 3.7+ 没问题
• 多线程下 std::localtime 不安全，应改用 std::localtime_r（POSIX）或 std::localtime_s（MSVC）

为什么 steady_clock 比 high_resolution_clock 更适合性能测量

因为 steady_clock 保证单调递增、不受系统时间调整影响，而 high_resolution_clock 在某些平台（尤其是旧版 Windows）其实是 system_clock 的别名，一旦 NTP 同步或用户手动改系统时间，前后两次 now() 相减可能得到负值。

所以真正做 benchmark 或 latency 统计，优先用：

auto start = std::chrono::steady_clock::now();
// ... work ...
auto end = std::chrono::steady_clock::now();
auto ns = std::chrono::duration_cast(end - start);

• steady_clock 的精度不一定比 high_resolution_clock 低——现代 Linux 上两者常是同一实现
• 检查是否真的单调：std::chrono::steady_clock::is_steady 返回 true 才放心用
• 不要混用 clock 类型：steady_clock::time_point 和 system_clock::time_point 之间不能直接相减

实际写压测或延迟打点时，最容易忽略的是 clock 类型选择和 time_point 转换路径——这两处一错，整个测量就失去意义。