C 标准库中的三种时钟
std::chrono::system_clock
代码语言：c 复制 using namespace std::chrono_literals;
const auto start = std::chrono::system_clock::now();
#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <vector>
#include <numeric>
#include <chrono>
volatile int sink;
int main()
{
std::cout << std::fixed << std::setprecision(9) << std::left;
for (auto size = 1ull; size < 1000'000'000ull; size *= 100) {
// record start time
auto start = std::chrono::system_clock::now();
// do some work
std::vector<int> v(size, 42);
sink = std::accumulate(v.begin(), v.end(), 0u); // make sure it's a side effect
// record end time
auto end = std::chrono::system_clock::now();
std::chrono::duration<double> diff = end - start;
std::cout << "Time to fill and iterate a vector of " << std::setw(9)
<< size << " ints : " << diff.count() << " sn";
}
}
/* 输出
Time to fill and iterate a vector of 1 ints : 0.000006568 s
Time to fill and iterate a vector of 100 ints : 0.000002854 s
Time to fill and iterate a vector of 10000 ints : 0.000116290 s
Time to fill and iterate a vector of 1000000 ints : 0.011742752 s
Time to fill and iterate a vector of 100000000 ints : 0.505534949 s
*/
//https://en.cppreference.com/w/cpp/chrono/system_clock/nowsystem_clock是系统范围的时钟。它是可修改的。比如同步网络时间。所以系统的时间差可能不准。
std::chrono::steady_clock
代码语言：c 复制#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <ctime>
#include <chrono>
int main()
{
std::chrono::system_clock::time_point now = std::chrono::system_clock::now();
std::time_t now_c = std::chrono::system_clock::to_time_t(now - std::chrono::hours(24));
std::cout << "24 hours ago, the time was "
<< std::put_time(std::localtime(&now_c), "%F %T") << 'n';
std::chrono::steady_clock::time_point start = std::chrono::steady_clock::now();
std::cout << "Hello Worldn";
std::chrono::steady_clock::time_point end = std::chrono::steady_clock::now();
std::cout << "Printing took "
<< std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(end - start).count()
<< "us.n";
}
/*输出
24 hours ago, the time was 2011-10-25 12:00:08
Hello World
Printing took 84us.
*/
https://www.apiref.com/cpp-zh/cpp/chrono/time_point.htmlsteady_clock是单调时钟。此时钟的时间点无法减少，像物理秒表一样。通常精度能达到纳秒级别，适合用来计算程序执行时间。
std::chrono::high_resolution_clock
代码语言：c 复制#include <iostream>
#include <ctime>
#include <ratio>
#include <chrono>
int main ()
{
using namespace std::chrono;
high_resolution_clock::time_point t1 = high_resolution_clock::now();
std::cout << "printing out 1000 stars...n";
for (int i=0; i<1000; i) std::cout << "*";
std::cout << std::endl;
high_resolution_clock::time_point t2 = high_resolution_clock::now();
duration<double> time_span = duration_cast<duration<double>>(t2 - t1);
std::cout << "It took me " << time_span.count() << " seconds.";
std::cout << std::endl;
return 0;
}
/* 输出
printing out 1000 stars...
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It took me 0.091001 seconds.
*/
//参考：https://cplusplus.com/reference/chrono/high_resolution_clock/now/high_resolution_clock在不同标准库之间有不同的实现。
通常它只是 std::chrono::steady_clock 或 std::chrono::system_clock 的别名，但实际是哪个取决于库或配置。例如对于 gcc的libstdc 它是 system_clock ，对于 MSVC 它是 steady_clock ，而对于clang的libc 它取决于配置。
所以推荐直接使用对应的时钟而不是high_resolution_clock。
ROS2中的时间戳
ROS2中定义了三种时钟。默认是使用RCL_SYSTEM_TIME。它和C 中的std::chrono::system_clock是一样的，即系统时间。
typedef enum rcl_clock_type_t
{
/// Clock uninitialized
RCL_CLOCK_UNINITIALIZED = 0,
/// Use ROS time
RCL_ROS_TIME,
/// Use system time
RCL_SYSTEM_TIME,
/// Use a steady clock time
RCL_STEADY_TIME
} rcl_clock_type_t;ROS2中存在两种时间戳。一种是实际的物理系统时间，另一种是仿真时间。仿真时间通常是Gazebo发出的/clock话题。
/clock话题
clock:
sec: 65
nanosec: 212000000
---
clock:
sec: 65
nanosec: 298000000
---
clock:
sec: 65
nanosec: 388000000当需要在仿真环境中测试程序时，要将use_sim_time置为True。不然会出现下面的报错信息。表示时间不匹配。tf关系不能正常找到。
报错信息：
代码语言：shell复制[controller_server]: Extrapolation Error: Lookup would require extrapolation into the future. Requested time 1646190408.221065 but the latest data is at time 19.413000, when looking up transform from frame [map] to frame [odom]置位use_sim_time可以写在launch文件中。如下所示：
def generate_launch_description():
use_sim_time = LaunchConfiguration('use_sim_time', default='false')
return LaunchDescription([
DeclareLaunchArgument(
'use_sim_time',
default_value=use_sim_time,
description='Use simulation (Gazebo) clock if true'),
Node(
package='time_api_test',
executable='time_api_test',
parameters=[{'use_sim_time': use_sim_time}],
arguments=[],
output='screen'),
])在ROS2中获取当前时间戳
下面的代码片段罗列了获取系统时间的几种方法：
代码语言：c 复制 auto t = rclcpp::Clock().now();
RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "[rclcpp::Clock().now()] sec:%lf nano:%ld", t.seconds(), t.nanoseconds());
auto t1 = std::chrono::system_clock::now();
time_t tt = std::chrono::system_clock::to_time_t ( t1 );
RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "[std::chrono::system_clock::now()] sec:%ld", tt);
std::chrono::steady_clock::time_point td = std::chrono::steady_clock::now();
std::chrono::steady_clock::duration dtn = td.time_since_epoch();
double secs = dtn.count() * std::chrono::steady_clock::period::num / std::chrono::steady_clock::period::den;
RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "[std::chrono::steady_clock::now()] sec:%lf", secs);
auto t2 = this->get_clock()->now();
RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "[get_clock()->now()] sec:%lf nano:%ld", t2.seconds(), t2.nanoseconds());
auto t3 = this->now();
RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "[this->now()] sec:%lf nano:%ld", t3.seconds(), t3.nanoseconds());当use_sim_time为false时，运行上面测试代码的结果为：
[time_api_test-1] [INFO 1658498046.378262276] [time_api_test]: [rclcpp::Clock().now()] sec:1658498046.378260 nano:1658498046378260389
[time_api_test-1] [INFO 1658498046.378315552] [time_api_test]: [std::chrono::system_clock::now()] sec:1658498046
[time_api_test-1] [INFO 1658498046.378325479] [time_api_test]: [std::chrono::steady_clock::now()] sec:5906.000000
[time_api_test-1] [INFO 1658498046.378333539] [time_api_test]: [get_clock()->now()] sec:1658498046.378333 nano:1658498046378333309
[time_api_test-1] [INFO 1658498046.378341987] [time_api_test]: [this->now()] sec:1658498046.378342 nano:1658498046378341769 可以发现，rclcpp::Clock().now()，get_clock()->now()和this->now()获取到的时间与std::chrono::system_clock::now()是一致的。
这里需要注意的一点是，rclcpp::Clock().now()，get_clock()->now()和this->now()获取到的时间戳均包含sec和nanosec。sec和nanosec都描述了当前的时间，是等价的，只是单位不一样。一个是以秒为单位，一个是纳秒为单位。
当use_sim_time为true时，运行上面测试代码的结果为：
注意，运行测试代码前。我运行了turtlebot3的gazebo仿真环境。以便系统中有/clock话题来提供仿真时间。
[time_api_test-1] [INFO 1658498456.593959180] [time_api_test]: [rclcpp::Clock().now()] sec:1658498456.593951 nano:1658498456593951346
[time_api_test-1] [INFO 1658498456.594114487] [time_api_test]: [std::chrono::system_clock::now()] sec:1658498456
[time_api_test-1] [INFO 1658498456.594132577] [time_api_test]: [std::chrono::steady_clock::now()] sec:6316.000000
[time_api_test-1] [INFO 1658498456.594142330] [time_api_test]: [get_clock()->now()] sec:300.636000 nano:300636000000
[time_api_test-1] [INFO 1658498456.594149351] [time_api_test]: [this->now()] sec:300.636000 nano:300636000000 可以看到，rclcpp::Clock().now()还是与std::chrono::system_clock::now()保持一致。说明rclcpp::Clock().now()不能返回仿真时间。
get_clock()->now()和this->now()是等效的。他们均返回了仿真时间。
经过测试对比，可得出结论，rclcpp::Clock().now()无法正确获取仿真时间。所以代码中要获取时间戳时，可调用get_clock()->now()和this->now()接口。这样可以保证在标志位use_sim_time变化时，代码各处使用的时间戳是一致的。
计算程序运行时间的方法
代码语言：c 复制rclcpp::Clock steady_clock_{RCL_STEADY_TIME};
auto start_time = steady_clock_.now();
//do something ...
auto cycle_duration = steady_clock_.now() - start_time;
RCLCPP_INFO(get_logger(), "Cost %.4f s", cycle_duration.seconds());使用RCL_STEADY_TIME时钟去计算程序运行时间是比较准确的。
我是首飞，一个帮大家填坑的机器人开发攻城狮。
