高精度计时器
以下是一个基于C++11标准库实现的跨平台高精度耗时计算方案，支持Windows/Linux/macOS系统，完整代码和实现原理如下：
一、实现原理
使用C++11引入的库实现高精度计时，其优势在于：
- 跨平台性：标准库原生支持，无需平台特定API
- 高精度：high_resolution_clock可提供纳秒级精度
- 类型安全：强类型的时间单位和持续时间计算
- 易用性：无需手动转换时间单位，支持自动类型推导
二、完整代码实现
#include <iostream>
#include <chrono>
#include <thread>
#include <vector>
#include <algorithm>class HighPrecisionTimer {
public:// 开始计时 void start() {start_time = std::chrono::high_resolution_clock::now();}// 结束计时 void stop() {end_time = std::chrono::high_resolution_clock::now();}// 获取耗时（默认毫秒）template<typename Duration = std::chrono::milliseconds>auto duration() const {return std::chrono::duration_cast<Duration>(end_time - start_time).count();}// 自动输出耗时结果 void print(const std::string& msg = "") const {auto ns = duration<std::chrono::nanoseconds>();std::cout << msg << "Cost: " << ns << " ns (" << ns/1000.0 << " μs, " << ns/1000000.0 << " ms)\n";}private:std::chrono::high_resolution_clock::time_point start_time, end_time;
};class AutoHighPrecisionTimer {
public:// 开始计时 AutoHighPrecisionTimer() {start_time = std::chrono::high_resolution_clock::now();}// 获取耗时（默认毫秒）template<typename Duration = std::chrono::milliseconds>auto duration() const {return std::chrono::duration_cast<Duration>(end_time - start_time).count();}// 自动输出耗时结果 void print(const std::string& msg = "") {end_time = std::chrono::high_resolution_clock::now();auto ns = duration<std::chrono::nanoseconds>();std::cout << msg << "Cost: " << ns << " ns (" << ns/1000.0 << " μs, " << ns/1000000.0 << " ms)\n";}private:std::chrono::high_resolution_clock::time_point start_time, end_time;
};// 示例测试函数
void test_function() {std::vector<int> data(1000000);std::generate(data.begin(), data.end(), [](){ return rand() % 1000; });std::sort(data.begin(), data.end()); std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(50));
}int main() {// 用例1：手动计时 HighPrecisionTimer timer;timer.start(); test_function();timer.stop(); timer.print("Manual timing: ");// 用例2：自动作用域计时 {AutoHighPrecisionTimer auto_timer;test_function();auto_timer.print("Auto scope timing: ");}return 0;
}三、使用说明
- 基本计时
HighPrecisionTimer t;
t.start();
// 被测代码
t.stop();
std::cout << "耗时：" << t.duration() << "ms\n";
- 指定时间单位
auto microsec = t.duration<std::chrono::microseconds>();
auto nanosec = t.duration<std::chrono::nanoseconds>();
- 自动作用域计时
{HighPrecisionTimer t;// 被测代码 t.print(); // 自动输出离开作用域时的耗时
}
四、跨平台注意事项
- 编译要求：需开启C++11或更高标准
g++ -std=c++11 -O3 timer.cpp -o timer
-
精度说明 ：
Windows：通常提供100纳秒精度
Linux/macOS：通常提供1纳秒精度
实际精度取决于硬件支持 -
性能影响：
计时器本身开销约20-50纳秒
建议被测代码耗时>1微秒时使用
五、技术优势
- 类型安全的时间运算
using namespace std::chrono_literals;
auto time1 = 100ms; // 明确的时间单位
auto time2 = 500us; // 微秒字面量
- 多时钟源支持
system_clock: 系统壁钟时间
steady_clock: 单调递增时钟（推荐用于耗时计算）
high_resolution_clock: 最高精度时钟
完整代码
Github
| 作者 | 郑天佐 | |
| 邮箱 | zhengtianzuo06@163.com | |
| 主页 | http://www.zhengtianzuo.com | |
| github | https://github.com/zhengtianzuo |
