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linux下的时间

时间:2006-07-11  来源:zqy2000zqy

1、Linux下的时间
        1.1、Linux下的时间系统
        1.2、Linux下与时间有关的数据结构

2、获得当前时间

3、延时

4、定时器
        4.1、alarm
        4.2、setitimer

1、Linux下的时间
1.1、Linux下的时间系统
        UNIX及Linux的时间系统是由"新纪元时间"Epoch(传说中的标志Unix时代开端的那个拂晓)开始计算起,单位为秒,Epoch则是指定为1970年一月一日凌晨零点零分零秒,格林威治时间。
        目前大部份的UNIX系统都是用32位来记录时间,正值表示为1970以後,负值则表示1970年以前。我们可以很简单地计算出其时间范围: 

2^31/86400(s) = 24855.13481(天) ~ 68.0958(年) 

1970+68.0958 = 2038.0958 
1970-68.0958 = 1901.9042 

时间范围为[1901.9042,2038.0958]。 

        准确的时间为2038年一月十八日星期一晚上十点十四分七秒。那一刻,时间将会转为负数,变成1901年十二月十三日黑色星期五下午三点四十五分五十二秒,这就是所谓的UNIX 2038 BUG,或者您也可戏称为Jason hatchet bug。在大部份的UNIX上,并没有所谓Y2K问题,不过都有2038年问题。 


1.2、Linux下与时间有关的数据结构

struct timeval { 
    int tv_sec; 
    int tv_usec; 
}; 
其中tv_sec是由凌晨开始算起的秒数,tv_usec则是微秒(10E-6 second)。 

struct timezone { 
    int tv_minuteswest; 
    int tv_dsttime; 
}; 
tv_minuteswest是格林威治时间往西方的时差,tv_dsttime则是时间的修正方式。 

struct timespec 

    long int tv_sec; 
    long int tv_nsec; 
}; 
tv_nsec是nano second(10E-9 second)。 

struct tm 

    int tm_sec; 
    int tm_min; 
    int tm_hour; 
    int tm_mday; 
    int tm_mon; 
    int tm_year; 
    int tm_wday; 
    int tm_yday; 
    int tm_isdst; 
}; 
tm_sec表「秒」数,在[0,61]之间,多出来的两秒是用来处理跳秒问题用的。 
tm_min表「分」数,在[0,59]之间。 
tm_hour表「时」数,在[0,23]之间。 
tm_mday表「本月第几日」,在[1,31]之间。 
tm_mon表「本年第几月」,在[0,11]之间。 
tm_year要加1900表示那一年。 
tm_wday表「本第几日」,在[0,6]之间。 
tm_yday表「本年第几日」,在[0,365]之间,闰年有366日。 
tm_isdst表是否为「日光节约时间」。 

struct  itimerval {
  struct  timeval it_interval;
  struct  timeval it_value;
};
it_interval成员表示间隔计数器的初始值,而it_value成员表示间隔计数器的当前值。


2、获得当前时间
        在所有的UNIX下,都有个time()的函数 
time_t time(time_t *t);
这个函数会传回从epoch开始计算起的秒数,如果t是non-null,它将会把时间值填入t中。 

        对某些需要较高精准度的需求,Linux提供了gettimeofday()。 
int gettimeofday(struct timeval * tv,struct timezone *tz); 
int settimeofday(const struct timeval * tv,const struct timezone *tz); 

struct tm格式时间函数 

struct tm * gmtime(const time_t * t); 
转换成格林威治时间。有时称为GMT或UTC。 

struct tm * localtime(const time_t *t); 
转换成本地时间。它可以透过修改TZ环境变数来在一台机器中,不同使用者表示不同时间。 

time_t mktime(struct tm *tp); 
转换tm成为time_t格式,使用本地时间。 

tme_t timegm(strut tm *tp); 
转换tm成为time_t格式,使用UTC时间。 

double difftime(time_t t2,time_t t1); 
计算秒差。 


文字时间格式函数 

char * asctime(struct tm *tp); 
char * ctime(struct tm *tp); 
这两个函数都转换时间格式为标准UNIX时间格式。 
Mon May 3 08:23:35 1999 

ctime一率使用当地时间,asctime则用tm结构内的timezone资讯来表示。 

size_t strftime(char *str,size_t max,char *fmt,struct tm *tp); 
strftime有点像sprintf,其格式由fmt来指定。 

%a : 本第几天名称,缩写。 
%A : 本第几天名称,全称。 
%b : 月份名称,缩写。 
%B : 月份名称,全称。 
%c : 与ctime/asctime格式相同。 
%d : 本月第几日名称,由零算起。 
%H : 当天第几个小时,24小时制,由零算起。 
%I : 当天第几个小时,12小时制,由零算起。 
%j : 当年第几天,由零算起。 
%m : 当年第几月,由零算起。 
%M : 该小时的第几分,由零算起。 
%p : AM或PM。 
%S : 该分钟的第几秒,由零算起。 
%U : 当年第几,由第一个日开始计算。 
%W : 当年第几,由第一个一开始计算。 
%w : 当第几日,由零算起。 
%x : 当地日期。 
%X : 当地时间。 
%y : 两位数的年份。 
%Y : 四位数的年份。 
%Z : 时区名称的缩写。 
%% : %符号。 

char * strptime(char *s,char *fmt,struct tm *tp); 
如同scanf一样,解译字串成为tm格式。 

%h : 与%b及%B同。 
%c : 读取%x及%X格式。 
%C : 读取%C格式。 
%e : 与%d同。 
%D : 读取%m/%d/%y格式。 
%k : 与%H同。 
%l : 与%I同。 
%r : 读取"%I:%M:%S %p"格式。 
%R : 读取"%H:%M"格式。 
%T : 读取"%H:%M:%S"格式。 
%y : 读取两位数年份。 
%Y : 读取四位数年份。 

        下面举一个小例子,说明如何获得系统当前时间:
 time_t now;
 struct tm  *timenow;
 char strtemp[255];

 time(&now);
 timenow = localtime(&now);
 printf("recent time is : %s \n", asctime(timenow));


3、延时
        延时可以采用如下函数:
unsigned int sleep(unsigned int seconds); 
sleep()会使目前程式陷入「冬眠」seconds秒,除非收到「不可抵」的信号。 
如果sleep()没睡饱,它将会返回还需要补眠的时间,否则一般返回零。 

void usleep(unsigned long usec); 
usleep与sleep()类同,不同之处在於秒的单位为10E-6秒。 

int select(0,NULL,NULL,NULL,struct timeval *tv); 
可以利用select的实作sleep()的功能,它将不会等待任何事件发生。 

int nanosleep(struct timespec *req,struct timespec *rem); 
nanosleep会沉睡req所指定的时间,若rem为non-null,而且没睡饱,将会把要补眠的时间放在rem上。 


4、定时器
4.1、alarm
        如果不要求很精确的话,用 alarm() 和 signal() 就够了
 unsigned int alarm(unsigned int seconds)
  专门为SIGALRM信号而设,在指定的时间seconds秒后,将向进程本身发送SIGALRM信号,又称为闹钟时间。进程调用alarm后,任何以前的alarm()调用都将无效。如果参数seconds为零,那么进程内将不再包含任何闹钟时间。如果调用alarm()前,进程中已经设置了闹钟时间,则返回上一个闹钟时间的剩余时间,否则返回0。

        示例:
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>

void sigalrm_fn(int sig)
{
        /* Do something */
        printf("alarm!\n");

        alarm(2);
        return;
}

int main(void)
{
        signal(SIGALRM, sigalrm_fn);
        alarm(2);

        /* Do someting */
        while(1) pause();
}


4.2、setitimer
int setitimer(int which, const struct itimerval *value, struct itimerval *ovalue));
setitimer()比alarm功能强大,支持3种类型的定时器:

ITIMER_REAL :  以系统真实的时间来计算,它送出SIGALRM信号。 
ITIMER_VIRTUAL :  以该行程真正有执行的时间来计算,它送出SIGVTALRM信号。 
ITIMER_PROF :  以行程真正有执行及在核心中所费的时间来计算,它送出SIGPROF信号。 
Setitimer()第一个参数which指定定时器类型(上面三种之一);第二个参数是结构itimerval的一个实例;第三个参数可不做处理。
Setitimer()调用成功返回0,否则返回-1。

 下面是关于setitimer调用的一个简单示范,在该例子中,每隔一秒发出一个SIGALRM,每隔0.5秒发出一个SIGVTALRM信号::
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <time.h>
#include <sys/time.h>

int sec;
void sigroutine(int signo){

 switch (signo){
 case SIGALRM:
  printf("Catch a signal -- SIGALRM \n");
  signal(SIGALRM, sigroutine);
  break;
 case SIGVTALRM:
  printf("Catch a signal -- SIGVTALRM \n");
  signal(SIGVTALRM, sigroutine);
  break;
 }
 return;
}

int main()
{
 struct itimerval value, ovalue, value2;
 
 sec = 5;
 printf("process id is %d ", getpid());
 signal(SIGALRM, sigroutine);
 signal(SIGVTALRM, sigroutine);
 value.it_value.tv_sec = 1;
 value.it_value.tv_usec = 0;
 value.it_interval.tv_sec = 1;
 value.it_interval.tv_usec = 0;
 setitimer(ITIMER_REAL, &value, &ovalue);

 value2.it_value.tv_sec = 0;
 value2.it_value.tv_usec = 500000;
 value2.it_interval.tv_sec = 0;
 value2.it_interval.tv_usec = 500000;
 setitimer(ITIMER_VIRTUAL, &value2, &ovalue);
 for(;;)
  ;
}


 该例子的屏幕拷贝如下:

 localhost:~$ ./timer_test
 process id is 579
 Catch a signal – SIGVTALRM
 Catch a signal – SIGALRM
 Catch a signal – SIGVTALRM
 Catch a signal – SIGVTALRM
 Catch a signal – SIGALRM
 Catch a signal –GVTALRM


     注意:Linux信号机制基本上是从Unix系统中继承过来的。早期Unix系统中的信号机制比较简单和原始,后来在实践中暴露出一些问题,因此,把那些建立在早期机制上的信号叫做"不可靠信号",信号值小于SIGRTMIN(Red hat 7.2中,SIGRTMIN=32,SIGRTMAX=63)的信号都是不可靠信号。这就是"不可靠信号"的来源。它的主要问题是:进程每次处理信号后,就将对信号的响应设置为默认动作。在某些情况下,将导致对信号的错误处理;因此,用户如果不希望这样的操作,那么就要在信号处理函数结尾再一次调用 signal(),重新安装该信号。

1。时间表示

在程序当中,我们经常要输出系统当前的时间,比如我们使用date命令的输出结果.这个时候我们可以使用下面两个函数

time_t
time(time_t *tloc);
char *ctime(const time_t *clock);

time函数返回从1970年1月1日0点以来的秒数.存储在time_t结构之中.不过这个函数的返回值对于我们来说没有什么实际意义.这个时候我们使用第二个函数将秒数转化为字符串. 这个函数的返回类型是固定的:一个可能值为. Thu Dec 7 14:58:59 2000 这个字符串的长度是固定的为26

2。时间的测量
有时候我们要计算程序执行的时间.比如我们要对算法进行时间分析.这个时候可以使用下面这个函数.

int gettimeofday(struct timeval *tv,struct timezone *tz);

strut timeval {
long tv_sec; /* 秒数 */
long tv_usec; /* 微秒数 */
};

gettimeofday将时间保存在结构tv之中.tz一般我们使用NULL来代替.

void function()
{
unsigned int i,j;
double y;
for(i=0;i<1000;i++)
for(j=0;j<1000;j++)
y=sin((double)i);
}

main()
{
struct timeval tpstart,tpend;
float timeuse;

gettimeofday(&tpstart,NULL);
function();
gettimeofday(&tpend,NULL);
timeuse=1000000*(tpend.tv_sec-tpstart.tv_sec)+
tpend.tv_usec-tpstart.tv_usec;
timeuse/=1000000;
printf("Used Time:%f\n",timeuse);
exit(0);
}

这个程序输出函数的执行时间,我们可以使用这个来进行系统性能的测试,或者是函数算法的效率分析.在我机器上的一个输出结果是: Used Time:0.556070

3。计时器的使用 Linux操作系统为每一个进程提供了3个内部间隔计时器.
ITIMER_REAL:减少实际时间.到时的时候发出SIGALRM信号.
ITIMER_VIRTUAL:减少有效时间(进程执行的时间).产生SIGVTALRM信号.
ITIMER_PROF:减少进程的有效时间和系统时间(为进程调度用的时间).这个经常和上面一个使用用来计算系统内核时间和用户时间.产生SIGPROF信号.
具体的操作函数是:

int getitimer(int which,struct itimerval *value);
int setitimer(int which,struct itimerval *newval,
struct itimerval *oldval);

struct itimerval {
struct timeval it_interval;
struct timeval it_value;
}

getitimer函数得到间隔计时器的时间值.保存在value中 setitimer函数设置间隔计时器的时间值为newval.并将旧值保存在oldval中. which表示使用三个计时器中的哪一个. itimerval结构中的it_value是减少的时间,当这个值为0的时候就发出相应的信号了. 然后设置为it_interval值.

#define PROMPT "时间已经过去了两秒钟\n\a"

char *prompt=PROMPT;
unsigned int len;

void prompt_info(int signo)
{
write(STDERR_FILENO,prompt,len);
}

void init_sigaction(void)
{
struct sigaction act;
act.sa_handler=prompt_info;
act.sa_flags=0;
sigemptyset(&act.sa_mask);
sigaction(SIGPROF,&act,NULL);
}

void init_time()
{
struct itimerval value;
value.it_value.tv_sec=2;
value.it_value.tv_usec=0;
value.it_interval=value.it_value;
setitimer(ITIMER_PROF,&value,NULL);
}

int main()
{
len=strlen(prompt);
init_sigaction();
init_time();
while(1);
exit(0);
}

这个程序每执行两秒中之后会输出一个提示.

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