Параллельное программирование на С++ в действии. Практика разработки многопоточных программ - [46]

, тогда как в часах, тикающих один раз в 2,5 секунды, член period определён как std::ratio<5, 2>. Если тактовый период не известен до начала выполнения программы или может изменяться во время работы, то period можно определить как средний период, наименьший период или любое другое значение, которое сочтет нужным автор библиотеки. Нет гарантии, что тактовый период, наблюдаемый в любом конкретном прогоне программы, соответствует периоду, определённому с помощью члена period.

Если часы ходят с постоянной частотой (вне зависимости от того, совпадает эта частота с period или нет) и не допускают подведения, то говорят, что часы стабильны. Статический член is_steady класса часов равен true, если часы стабильны, и false в противном случае. Как правило, часы std::chrono::system_clock нестабильны, потому что их можно подвести, даже если такое подведение производится автоматически, чтобы учесть локальный дрейф. Из-за подведения более позднее обращение к now() может вернуть значение, меньшее, чем более раннее, а это нарушение требования к равномерному ходу часов. Как мы скоро увидим, стабильность важна для вычислений с таймаутами, поэтому в стандартной библиотеке С++ имеется класс стабильных часов — std::chrono::steady_clock. Помимо него, стандартная библиотека содержит класс std::chrono::system_clock (уже упоминавшийся выше), который представляет системный генератор «реального времени» и имеет функции для преобразования моментов времени в тип time_t и обратно, и класс std::chrono::high_resolution_clock, который представляет наименьший возможный тактовый период (и, следовательно, максимально возможное разрешение). Может статься, что этот тип на самом деле является псевдонимом typedef какого-то другого класса часов. Все эти классы определены в заголовке наряду с прочими средствами работы со временем.

Чуть ниже мы рассмотрим представления моментов времени, но сначала познакомимся с представлением интервалов.

4.3.2. Временные интервалы

Интервалы — самая простая часть подсистемы поддержки времени; они представлены шаблонным классом std::chrono::duration<> (все имеющиеся в С++ средства работы со временем, которые используются в библиотеке Thread Library, находятся в пространстве имен std::chrono). Первый параметр шаблона — это тип представления (int, long или double), второй — дробь, показывающая, сколько секунд представляет один интервал. Например, число минут, хранящееся в значении типа short, равно std::chrono::duration>, потому что в одной минуте 60 секунд. С другой стороны, число миллисекунд, хранящееся в значении типа double, равно std::chrono::duration>, потому что миллисекунда — это 1/1000 секунды.

В пространстве имен std::chrono имеется набор предопределенных typedef'ов для различных интервалов: nanoseconds, microseconds, milliseconds, seconds, minutes и hours. В них используется достаточно широкий целочисленный тип, подобранный так, чтобы можно было представить в выбранных единицах интервал продолжительностью свыше 500 лет. Имеются также typedef для всех определенных в системе СИ степеней 10 — от std::atto (10^-18) до std::exa (10¹⁸) (и более, если платформа поддерживает 128-разрядные целые числа) — чтобы можно было определить нестандартные интервалы, например std::duration (число сотых долей секунды, хранящееся в значении типа double).

Между типами интервалов существует неявное преобразование, если не требуется отсечение (то есть неявно преобразовать часы в секунды можно, а секунды в часы нельзя). Для явного преобразования предназначен шаблон функции std::chrono::duration_cast<>:

std::chrono::milliseconds ms(54802);
std::chrono::seconds s =
 std::chrono::duration_cast(ms);

Результат отсекается, а не округляется, поэтому в данном примере s будет равно 54.

Для интервалов определены арифметические операции, то есть сложение и вычитание интервалов, а также умножение и деление на константу базового для представления типа (первый параметр шаблона) дает новый интервал. Таким образом, 5*seconds(1) — то же самое, что seconds(5) или minutes(1) - seconds(55). Количество единиц в интервале возвращает функция-член count(). Так, std::chrono::milliseconds(1234).count() равно 1234.

Чтобы задать ожидание в течение интервала времени, используется функция std::chrono::duration<>. Вот, например, как задается ожидание готовности будущего результата в течение 35 миллисекунд:

std::future f = std::async(some_task);
if (f.wait_for(std::chrono::milliseconds(35)) ==
    std::future_status::ready)
 do_something_with(f.get());

Все функции ожидания возвращают код, показывающий, истек ли таймаут или произошло ожидаемое событие. В примере выше мы ожидаем будущий результат, поэтому функция вернет std::future_status::timeout, если истек таймаут, std::future_status::ready — если результат готов, и std::future_status::deferred — если будущая задача отложена. Время ожидания измеряется с помощью библиотечного класса стабильных часов, поэтому 35 мс — это всегда 35 мс, даже если системные часы были подведены (вперёд или назад) в процессе ожидания. Разумеется, из-за особенностей системного планировщика и варьирующейся точности часов ОС фактическое время между вызовом функции в потоке и возвратом из нее может оказаться значительно больше 35 мс.