为什么clock()被认为是不好的？

Question

曾有人建议我使用平台相关的方法（Windows下的GetTickCount()）来获取时间，而不是使用clock()，因为它很糟糕或不可靠。 为什么？还有许多人建议使用<chrono>头文件函数，但是我在我的IDE（VS 2010）中找不到它。

我的目标是游戏开发，如果这有影响。

- McLovin

---

可能会感兴趣：http://en.cppreference.com/w/cpp/chrono/c/clock - Galik

@Galik <chrono> 的函数看起来很不错，但我没有那个头文件。能下载到吗？ - McLovin

如果您使用的是C++11，那么您就有了这个头文件。您可能需要设置编译器标志来启用C++11（对于GCC而言，标志为：-std=c++11）。 - Galik

VS2010对C++11只有部分支持，这就是为什么你没有<chrono>的原因。 - Alex

因为这是一个新的头文件，它能在旧机器上运行吗？ - McLovin

Answer 1

并不是说 clock() 是被视为不好的，而是它没有按人们通常想象的那样定义运行方式。换句话说，它没有指定生成墙钟时间或“真实”时间。

clock() 被定义为告诉您使用了多少 CPU 时间；使用更多线程会使用更多 CPU 时间，睡眠线程使用较少时间。

其次，并非所有平台都实现相同的行为；一些平台将 clock() 实现为应该给出墙钟时间。因此，可移植代码既不能用于一个目的也不能用于另一个目的。

---

然而，即使对于非可移植的用途，clock() 可能被认为是不好的原因之一是它具有“类型不安全”的 API，该 API 不区分时间点和时间持续时间，并且不能安全地管理时间单位。例如，使用其 API，一个人可能会轻易地混合表示微秒的值与表示毫秒的值。

C++11 的 <chrono> API 在这些方面要好得多。唯一的问题是 <chrono> 没有 CPU 时间时钟。如果您想要墙上时钟时间，那么 std::chrono::steady_clock 是最佳选择；它具有类型安全的 API，并且被定义为“以实时稳定速率前进”。

---

http://coliru.stacked-crooked.com/a/6df6c71a436092e3

每个线程休眠0.1秒。
经过的墙壁时间：0.101213秒。
经过的CPU时间：0秒。
每个线程旋转0.1秒。
经过的墙壁时间：0.100304秒。
经过的CPU时间：0.4秒。

---

以下是使用std::clock()的<chrono>风格时钟，仅供娱乐：

#include <chrono>
#include <ratio>
#include <ctime>

struct cpu_clock {
    using rep = std::clock_t;
    using period = std::ratio<1, CLOCKS_PER_SEC>;
    using duration = std::chrono::duration<rep, period>;
    using time_point = std::chrono::time_point<cpu_clock, duration>;

    static const bool is_steady = false;

    static time_point now() noexcept {
        return time_point{duration{std::clock()}};
    }
};

- bames53

---

"wall-clock time" 是什么意思？ - McLovin

考虑以下代码：void func(void *x) { while(true) {} } void main() { _beginthread(func, 0, 0); while(true) cout << clock() << endl; }CPU 时间应该是正常速度的两倍，但实际上并不是。为什么？ - McLovin

@Pilpel 最明显的答案是你的代码显然是在 Windows 上编写的，而 Visual Studios 中的 clock 函数出了问题。 - James Kanze

“wall-clock time” 正是指挂在你墙上的时钟所测量的时间。 - Martin Tournoij

@immibis 实际上，“墙钟时间”通常意味着单调时间；在使用墙钟计时任务时，您通常不会重置时钟。 墙钟时间与我们所谓的“日历”时间或系统时间形成对比，后者仅表示流行时间保持方案下的“当前”时间，并且由于各种原因而进行调整，因此在准确计时持续时间方面没有太大用处。 chrono :: steady_clock将允许您确定墙钟持续时间，而chrono :: system_clock将（可能）为您提供“日历”时间。 - bames53

Answer 2

根据cppreference.com: std::clock()，std::clock()函数返回的时间可能比墙上时钟快或慢，这取决于操作系统所赋予程序的执行资源。例如，如果CPU被其他进程共享，则std::clock()时间可能比墙上时钟慢。另一方面，如果当前进程是多线程的，并且有多个执行核心可用，则std::clock()时间可能比墙上时钟快。

此外，clock()函数返回的值在某些实现中可能会溢出。例如，在一个具有32位std::clock_t的机器上，它在2147秒或36分钟后溢出。

希望这能够帮助您。

- Galik