C++ 进阶（20）：时间库——chrono 深入、duration、time_point、时钟

更新时间：2026-09-01。本文是 languages/cpp/intermediate/ 进阶第 20 篇，接 内存池。C++11 引入了 <chrono> 库，C++20 大幅扩展。不再用 time() 和 clock()，用类型安全的时间库。

本文要回答的问题

• duration 的算术怎么算？不同单位怎么转换？
• time_point 怎么计算时间差？怎么和 duration 配合？
• system_clock、steady_clock、high_resolution_clock 有什么区别？
• C++20 的时间格式化怎么用？

一、duration：时间长度

#include <chrono>
using namespace std::chrono_literals;

// 定义时长
auto d1 = 5s;      // 5 秒
auto d2 = 100ms;   // 100 毫秒
auto d3 = 3min;    // 3 分钟
auto d4 = 2h;      // 2 小时

// 算术
auto total = 5s + 100ms;  // 5.1s
auto half = 5s / 2;       // 2.5s
auto count = 5s / 1s;     // 5（整数倍）

// 单位转换
auto ms = duration_cast<milliseconds>(5s);     // 5000ms
auto s = duration_cast<seconds>(1000ms);       // 1s
auto ns = duration_cast<nanoseconds>(1s);      // 1'000'000'000ns

// 浮点转换
auto f = duration<double>{1.5};  // 1.5s

二、time_point：时间点

// 当前时间
auto now = system_clock::now();
auto start = steady_clock::now();

// 时间点计算
auto tp = now + 5s;    // 5 秒后
auto diff = tp - now;  // 5s（duration）

// 耗时测量
auto begin = steady_clock::now();
do_something();
auto end = steady_clock::now();
auto elapsed = duration_cast<microseconds>(end - begin);
cout << "耗时: " << elapsed.count() << "us\n";

三、三种时钟

时钟	特性	用途
system_clock	系统时间，可被调整	日历时间、文件时间戳
steady_clock	单调递增，不可调	性能测量、超时
high_resolution_clock	最高精度，通常是 steady_clock 别名	微基准测试

// system_clock：可被 NTP 调整，不适合测量间隔
auto sys_now = system_clock::now();

// steady_clock：单调递增，适合测量
auto start = steady_clock::now();
// ...
auto end = steady_clock::now();

四、C++20 时间格式化

#include <chrono>
#include <format>

auto now = system_clock::now();
// 格式化输出
cout << format("{:%Y-%m-%d %H:%M:%S}", now);  // 2026-09-01 10:00:00
cout << format("{:%F %T}", now);               // 同上

// 时长格式化
cout << format("{}", 5h + 30min);  // 5h 30min

五、常见坑对照

坑	现象	对策
用 system_clock 测量耗时	系统时间调整导致测量错误	用 steady_clock
忘记 duration_cast	编译报错，不同单位不隐式转换	用 duration_cast 或浮点 duration
用 count() 取整	丢失精度，比如 1.5s 变成 1	用浮点 duration
C++17 用不了 format	编译报错	用 fmt 库或 C++20

相关与延伸

下一篇：文件系统——filesystem 库；C++20 chrono 的日历和时区，见 C++ 专家层 chrono 深入。

一句话总结

C++ chrono 时间库：duration 是类型安全的时间长度，支持算术和单位转换；time_point 是时间点，两个 time_point 相减得 duration；system_clock 是系统时间（可调），steady_clock 是单调时钟（适合测量），high_resolution_clock 是最高精度；C++20 的 format 可以直接格式化时间；测量耗时用 steady_clock，避免系统时间调整导致测量错误。