Linux时间编程

 
 

1. time_t

time_t记录自1970年1月1日凌晨以来的秒数,在Linux/Unix上定义为long int类型,在32位系统上,time_t最多只能记录2,147,483,647秒,也就是说到了2038年将会产生溢出,但在64位系统上不会出现此问题。

time_t time(time_t *t);
例子如下:
#include <stdio.h>
#include <time.h>

int main(void)
{
        time_t sec;

        sec = time(NULL);

        printf("%ld\n", sec);

        return 0;
}
time函数返回自1970年1月1日凌晨以来的秒数,参数t可以为NULL。同时还提供了一个函数difftime,原型如下:
double difftime(time_t time1, time_t time0);
用于比较两个time_t类型的值。

2. struct tm
由time_t可以知道,操作系统使用的是long int类型的值来存储时间,但对于用户来说肯定是不好理解,所以就有了这里的struct tm类型,定义如下:
struct tm {
    int tm_sec;         /* seconds */
    int tm_min;         /* minutes */
    int tm_hour;        /* hours */
    int tm_mday;        /* day of the month */
    int tm_mon;         /* month */
    int tm_year;        /* year */
    int tm_wday;        /* day of the week */
    int tm_yday;        /* day in the year */
    int tm_isdst;       /* daylight saving time */
};
-----------------------------------------------------------------
 tm_sec         |       秒,范围是0~59。                        
 tm_min         |       分,范围是0~59。                        
 tm_hour        |       时,范围是0~23。                        
 tm_mday        |       日,范围是1~31。                        
 tm_mon         |       月,范围是0~11,注意是0到11。           
 tm_year        |       年,自1900以来的年数。                  
 tm_wday        |       星期几,从星期天开始计算,范围是0~6。
 tm_yday        |       一年中的哪一天,0~365。                 
 tm_isdst       |       夏令时间(DST)的一个标志。             
-----------------------------------------------------------------

那怎么能得到这个时间呢,有两个函数gmtime和localtime,原型如下:
struct tm *gmtime(const time_t *timep);
struct tm *localtime(const time_t *timep);
例子如下:
#include <stdio.h>
#include <time.h>

int main(void)
{
        const char *const days[] = {"星期天", "星期一", "星期二",
                                "星期三", "星期四", "星期五", "星期六"};
        time_t sec;

        struct tm *n;

        sec = time(NULL);

        n = localtime(&sec);

        printf("%d年 %d月 %d日 %s %d:%d:%d\n",
                        n->tm_year + 1900,
                        n->tm_mon + 1,
                        n->tm_mday,
                        days[n->tm_wday],
                        n->tm_hour,
                        n->tm_min,
                        n->tm_sec);

        return 0;
}
那么gmtime和localtime两个函数有什么不同的呢,gmtime获取的是UTC时间,localtime获取的是当前系统的时间。

再介绍两个函数,ctime和asctime,原型如下:
char *ctime(const time_t *timep);
char *asctime(const struct tm *tm);
例子如下:
#include <stdio.h>
#include <time.h>

int main(void)
{
        time_t sec;

        sec = time(NULL);

        printf("%s\n", ctime(&sec));

        return 0;
}
上面程序执行结果如下:
Mon Nov 11 17:40:34 2013
也就说ctime函数将time_t类型的值转换为一个时间相关的字符串,而asctime同ctime函数不同的是,asctime的参数为strut tm类型指针,而ctime的参数为time_t类型的指针,只是参数类型不一样,但是结果都是一样的,都是获取一个时间相关的字符串。

//2015.08.12 add

注意:ctime函数的返回的字符串是静态分配的,下次调用ctime函数会将其覆盖,所以在打印时需要注意一下,例如下面这样的打印语句只能得到一个结果值:

printf("%s %s", ctime(&time1), ctime(&time2));

必须分开打印,asctime函数也是一样的。


那既然有time函数将time_t值转换为struct tm类型值,那自然也有将struct tm类型值转换为time_t类型的值,函数为mktime,原型为:
time_t mktime(struct tm *tm);

3. 关于获取和设置系统时钟
前面使用的是time来获取一个时间值,但是它的精度只能达到秒级,如果只是做一个日历足够了,但是如果想获取更精确的时间呢,比如想计算程序的执行时间,显然time函数不能满足我们的要求,那就只能使用这里的gettimeofday函数了,原型如下:
int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);
其中struct timeval结构类型定义如下:
struct timeval {
	time_t      tv_sec;	/* seconds */
	suseconds_t tv_usec;	/* microseconds */
};
struct timeval结构类型提供了一个微秒级成员tv_usec,它的类型同样是一个整型类型。
而gettimeofday函数的tz参数用于获取时区信息,在Linux中通常设置为NULL,程序例子如下:
#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>

int main(void)
{
        struct timeval tv;
        int ret;

        ret = gettimeofday(&tv, NULL);
        if (ret) {
                perror("gettimeofday");
        } else {
                printf("seconds=%ld useconds=%ld\n",
                        (long)tv.tv_sec, (long)tv.tv_usec);
        }

        return 0;
}
gettimeofday函数如果获取失败,返回-1值,同时设置errno为EFAULT。

那如何去设置设置系统时钟呢?这里要介绍两个函数,同time和gettimeofday对应,stime和settimeofday,原型如下:
int stime(time_t *t);
int settimeofday(const struct timeval *tv, const struct timezone *tz);
只是settimeofday设置的时间比stime更精确罢了。

4. 关于睡眠延时
睡眠延时先介绍两个函数sleep和usleep,原型如下:
unsigned int sleep(unsigned int seconds);
int usleep(useconds_t usec);
sleep用于睡眠多少秒,而usleep为睡眠多少微妙。
使用这两个函数需要包含头文件unistd.h。

5. 定时器
alarm函数原型如下:
unsigned alarm(unsigned seconds);
例子如下:
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>

void alarm_handler(int signum)
{
        printf("Five seconds passed!\n");
}

void func(void)
{
        signal(SIGALRM, alarm_handler);
        alarm(5);

        pause();
}

int main(void)
{
        func();

        return 0;
}
程序将在5秒之后执行alarm_handler函数,这里还使用了pause函数,用于挂起进程直到捕捉到一个信号时才退出。注意alarm一次只能发送发送一个信号,如果要再次发送信号,需要重新调用alarm函数。

除了alarm外,还可以使用setitimer来设置定时器,使用getitimer来获取定时器的状态,原型如下:
int setitimer(int which, const struct itimerval *restrict value,
              struct itimerval *restrict ovalue);
int getitimer(int which, struct itimerval *value);
需要包含头文件sys/time.h

which参数有三种取值:
ITIMER_REAL	按实际时间记时,时间到了之后发送SIGALRM信号,相当于alarm。
ITIMER_VIRTUAL	仅当进程执行时才进行记时,发送SIGVTALRM信号。
ITIMER_PROF	当进程执行时和系统执行该进程时都记时,发送的是SIGPROF信号。

struct itimerval用来指定定时时间,定义如下:
struct itimerval {
	struct timerval it_interval;	/* next value */
	struct timerval it_value;	/* current value */
};
struct timeval结构前面都见过了,这里就不再描述了。
在setitimer函数中,ovalue如果不为空,则保留上次调用设置的值。例子如下:
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <sys/time.h>

void alarm_handler(int signo)
{
        printf("Timer hit!\n");
}

void foo(void)
{
        struct itimerval delay;
        int ret;

        signal(SIGALRM, alarm_handler);

        delay.it_value.tv_sec = 1;
        delay.it_value.tv_usec = 0;
        delay.it_interval.tv_sec = 1;
        delay.it_interval.tv_usec = 0;
        ret = setitimer(ITIMER_REAL, &delay, NULL);
        if (ret) {
                perror("setitimer");
                return;
        }

        while (1);
}

int main(void)
{
        foo();

        return 0;
}
程序将每隔一秒钟调用一次alarm_handler函数,注意这里将delay.it_interval.tv_sec设置为了1,当it_value中的值减到零时,将产生一个信号,并将it_value的值设置为it_interval,然后又重新开始记时。

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