c++ - 扩展 std::chrono 功能以处理运行时(非编译时)恒定周期

Question

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

对于在编译时具有明确定义的“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()。

但是，有一些有用的计时器，它们的“周期”——虽然是常数——只在运行时才知道。例如: - POSIX 声明 clock() 的周期，CLOCKS_PER_SEC，在非 XSI 系统上可能是一个变量 - 在 Linux 上，times() 的周期在运行时由 sysconf(_SC_CLK_TCK) 给出 - 在 OSX 上，mach_absolute_time() 的周期在运行时由 mach_timebase_info() 给出 - 在最近的 Intel 处理器上，DST 寄存器以恒定速率滴答，但当然只能在运行时确定

要将这些计时器包装在 std::chrono 接口(interface)中，一种可能是使用一段 std::chrono::nanosecond ，并将每个计时器的值转换为纳秒。另一种方法可能是使用浮点表示。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)会降低精度。

我试图寻求的解决方案是定义一组类来表示此类“运行时常量”周期，这些类是按照与 std::ratio 类相同的方式构建的。但是我预计这将需要重写所有相关的模板类和函数(因为它们采用 constexpr 值)。

如何将这些计时器包装成 std​​:chrono ？

或者对时钟的时间段使用非 constexpr 值？

Answer 1

Does anyone have any experience with wrapping these kind of timers a la std:chrono ?

其实我也是。在 OSX 上，您感兴趣的平台之一。 :-)

你提到:

on OSX, the period of mach_absolute_time() is given at runtime by mach_timebase_info()

完全正确。同样在 OSX 上，libc++实现high_resolution_clock和 steady_clock实际上是基于mach_absolute_time .我是此代码的作者，它是开放源代码的，具有慷慨的许可(只要您保留版权，就可以用它做任何您想做的事)。

这是 libc++'s steady_clock::now() 的来源.它的构建方式几乎与您推测的一样。运行时间段在返回之前转换为纳秒。在 OS X 上，转换因子通常为 1，代码通过优化利用了这一事实。然而，该代码足够通用以处理非 1 转换因子。

第一次调用 now()将运行时转换因子查询为纳秒的成本很小。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)，后续成本是通过函数指针调用。我发现开销非常合理。

在 OS X 上，转换因子虽然直到运行时才确定，但仍然是一个常数(即不随程序执行而变化)，因此只需计算一次。

如果您的经期实际上是动态变化的，您将需要更多的基础设施来处理这个问题。本质上，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。这将需要随着时间的推移不断监测周期，并且 <chrono>不是正确的工具。此类工具通常在操作系统级别处理。