跨 C++ 实现的 std::chrono::system_clock 与 std::chrono::steady_clock 的精度？

Question

以下程序：

#include <chrono>
#include <iostream>
#include <vector>

inline uint64_t now() {
    return std::chrono::duration_cast
       <std::chrono::nanoseconds> 
       (std::chrono::system_clock::now()
          .time_since_epoch())
       .count();
}

int main() {
        std::vector<uint64_t> v;
        for (int i = 0; i < 1000; i++)
                v.push_back(now());

        for (int i = 0; i < v.size()-1; i++)
                std::cout << v[i+1] - v[i] << std::endl;
}

在 250 到 300 范围内打印数字：

g++ (Ubuntu 8.2.0-7ubuntu1) 8.2.0

与：

Linux 4.18.0-15-generic #16-Ubuntu SMP x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

意思是 std::chrono::system_clock 在这个系统上是纳秒精度（很可能是 gettimeofday 对吧？）。我有几个问题：

1. 在这个系统上std::chrono::system_clock 和std::chrono::steady_clock 有什么区别？ （是的，我知道它们在标准中的规定不同，我正在考虑这个实现。）

2. 所有 libstdc++ 目标的答案是否相同？

3. 所有 libc++ 目标的答案是否相同？

4. Windows/MSVC 目标上的答案是否相同？

Answer 1

我不确定你问的是你想要回答的问题。我看到的一件事是您询问稳定时钟和系统时钟之间的差异，就其精度而言。第二个，单从sn-p来看，是关于system_clock::now、duration_cast、vector::push_back/vector::insert和（隐式）vector::resize的性能。

如果你不介意，我会尝试回答这两个中的第一个：

• 这些时钟的关键在于，一个 (system_clock) 适合与任何物理日历互操作，因此有时可以返回（夏季/冬季时间转换当某人或某事更改系统时机器上的时间，请参阅Difference between std::system_clock and std::steady_clock?)，而另一个 (steady_clock) 保证只会向前运行，并且适用于例如测量 push_back 的长度。
• 无法保证这些时钟的分辨率。这就是为什么你应该尽可能长地保持时钟的持续时间类型，并且只在打印之前使用 .count() 访问器；但是，由于无法保证所使用的期限，您可能应该要么
  1. 对稳定的东西执行 duration_cast，
  2. 或执行一些花哨的后缀选择，将句点用作某些元程序的参数。
• 无法保证 time_since_epoch() 的含义，并且在 C++20 之前，无法比较属于两个不同时钟的 time_points/durations
• 并且，请记住，对于任何系统上的任何时钟的周期分辨率都没有任何保证；我发现了困难的方法（编写一些花哨的模板），甚至不能保证周期可以被 1000 整除...对于其中一个时钟，其中一个库使用 1 超过 10^8 作为周期.. .

因此，不建议询问任何特定的实现并希望它们的常量也将用于其他实现（即使对于同一供应商）是不可取的。我总是尝试使用时钟的::time_point 或它的 ::duration，或者，作为最后的手段，毫秒或纳秒，这取决于我要测量什么以及所测量的东西的飞行速度。

另外请注意，有 system_clock::(to/from)_time_t() 函数，即使 system_clock::duration 有更精细的周期，它肯定会产生 1 比 1 的值（秒）。

修改后的 sn-p，使用 stable_clock，它的 time_point 并尽可能晚地调用 duration_cast 将是：

#include <chrono>
#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
        using namespace std::chrono;
        using clock = steady_clock;

        std::vector<clock::time_point> v;
        for (int i = 0; i < 1000; i++)
                v.push_back(clock::now());

        for (size_t i = 0; i < v.size()-1; i++) {
                std::cout
                        << duration_cast<nanoseconds>(
                                v[i+1] - v[i]
                                ).count()
                        << "ns\n";
        }
}

编辑：哦，另一件事是原始代码中没有任何内容可以证明您的库使用 nano 作为 system_clock 中的句点。你正在做一个 duration_cast （如果必须的话，它使用整数除法）并从中获取周期，但持续时间不同，比如 duration_cast>，你也可以在下面的某个地方得到非零最低的 1000。不太可能，但可能永远不会少。

编辑 2：这是复杂的。更改了第一个要点中 system_clock 不稳定的原因。