使用 std::chrono 的时间戳 - 如何根据相对时间“过滤”数据？

Question

我想对我产生的数据流进行时间标记，我想为此使用 std::chrono::steady_clock。

这些时间戳与数据一起存储（作为 uint64 值的数组？），我稍后需要再次处理这些时间戳。

现在，到目前为止，我还没有使用过 std::chrono 库，所以我确实需要一些关于这个库的语法和最佳实践方面的帮助。

我可以使用以下方法获取和存储值：

uint64_t timestamp = std::chrono::steady_clock::now().time_since_epoch().count();

但我如何做到最好：

• 在读取数据时，从 uint64 创建一个时间点？

• 获取 stable_clock 的每秒滴答数 (uint64) 值？

• 找到一个位于给定时间点之前某个时间（以秒为单位）的“截止”时间点（如 uint64）？

以上代码 sn-ps 将不胜感激。

我想结合以上三个本质上执行以下操作：拥有一个（增加的）时间戳值数组（如 uint64），我想截断它，以使所有数据都比上次时间戳“旧”减去 X 秒。

Answer 1

让我们看看您可能在chrono 的 cppreference 文档中使用的功能。

首先，您需要决定要使用哪个时钟。有你建议的steady_clock，high_resolution_clock 和system_clock。

high_resolution_clock 依赖于实现，所以除非我们真的需要它，否则让我们把它收起来。 steady_clock 保证是单调的，但不能保证您获得的值的含义。它非常适合对事件进行排序或测量其间隔，但您无法从中获取时间点。

另一方面，system_clock 有一个含义，它是 UNIX 纪元，因此您可以从中获取时间值，但不能保证是单调的。

要获得steady_clock 的周期（一个滴答的持续时间），您需要period 成员：

auto period = std::chrono::steady_clock::period();
std::cout << "Clock period " << period.num << " / " << period.den << " seconds" << std::endl;
std::cout << "Clock period " << static_cast<double>(period.num) / period.den << " seconds" << std::endl;

假设您想使用steady_clock 值过滤最近几秒钟内发生的事件，您首先需要计算所需时间段内的滴答数并将其从now 中减去。大致如下：

std::chrono::system_clock::time_point now = std::chrono::system_clock::now();
std::time_t t_c = std::chrono::system_clock::to_time_t(now - std::chrono::seconds(10));

并使用t_c 作为分界点。

但是，不要依赖 std::chrono::steady_clock::now().time_since_epoch().count(); 来获得有意义的东西 - 只是一个数字。 steady_clock 的时期通常是启动时间。如果你需要时间，你应该使用system_clock（记住这不是单调的）。

C++20a 引入了更多时钟，可以转换为时间。

Answer 2

由于我今天花了很长时间才从各种来源弄清楚，我将在此处发布我的解决方案作为自我回答。 （如果有什么不正确或可以做得更好，我会很感激 cmets。）

以秒为单位获取时钟周期和每秒滴答数

    using namespace std::chrono;
    auto period = system_clock::period();
    double period_s = (double) period.num / period.den; 
    uint64 tps = period.den / period.num;

将时钟的时间点（现在）作为 uint64 值获取数据流的时间戳

    using namespace std::chrono;
    system_clock::time_point tp_now = system_clock::now();
    uint64 nowAsTicks = tp_now.time_since_epoch().count();

根据存储的 uint64 值获取时钟的时间点

    using namespace std::chrono;
    uint64 givenTicks = 12345;  // Whatever the value was
    system_clock::time_point tp_recreated = system_clock::time_point{} + system_clock::duration(givenTicks);
    uint64 recreatedTicks = tp_now.time_since_epoch().count();
    Assert( givenTicks == recreatedTicks );  // has to be true now

最后一个（ uint64 到 timepoint ）最让我困扰。需要的关键见解是：

• （在 Win10 上）system_clock 使用 100 纳秒的时间分辨率。因此，不能直接将std::chrono::nanoseconds 添加到其原始时间点。 (std::chrono:system_clock_time_point)

• 但是，由于刻度是 100 纳秒，因此也不能使用下一个更高的持续时间单位（微秒），因为它不能表示为整数值。

• 可以使用 显式 强制转换为微秒，但这会降低滴答声的 0.1us 分辨率。

• 正确的做法是使用system_clock自己的duration，直接用存储的tick值初始化。

在我的搜索中，我发现以下资源最有帮助：

• Lecture of Howard Hinnant on YouTube - 非常有帮助。我希望我能从这里开始。

• cppreference.com 在time_point 和duration 和time_since_epoch

• cplusplus.com 在steady clock 和time_point

Answer 3

参考手册是一个不错的地方：

https://en.cppreference.com/w/cpp/chrono

在这种情况下，您正在寻找：

https://en.cppreference.com/w/cpp/chrono/clock_time_conversion

因为您实际上使用的是“纪元”1/1/70 作为原点，毫秒作为单位的时钟。 然后只需对持续时间使用算术来执行您想要的截止操作：

https://en.cppreference.com/w/cpp/chrono/duration

每个链接页面底部都有代码示例。