linux时间函数

UNIX及Linux的时间系统是由「新纪元时间」Epoch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位元来记录时间，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领域：
2^31/86400(s) = 24855.13481(天) ~ 68.0958(年)
1970+68.0958 = 2038.0958
1970-68.0958 = 1901.9042
时间领域为[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，然後Jason就会跑出来用斧头砸掉您的电脑。
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。
在一些64位元的平台上，例如Digital
Alpha、SGI、Sparc等等，则用64位元来表示时间。
2^63/86400 ~ 1E14(天) ~ 2.92E11(年)
大约是292亿年。
因此，使用64位元的电脑可能会有Armageddon
bug的问题。届时位於猎户座旋臂的太阳，已经是黑矮星或暗黑物质，猎户座旋臂大概也已经被重力波震断，银河系大概则已经变成小型似星体了。
虽然许多人认为UNIX的2038年问题会随着科技的进步，而将电脑逐步汰换成64位元电脑，因此无须担心。但我个人相信，在2038年，依然会
有许多状况出现。因为，就事实而言，目前许多UNIX系统都有足够的能力服役到2038年而毫无问题。因此，如果有意添购电脑主机，而且有预期会使用到那
个时候，最好是选购64位元电脑，确认只有世界末日问题（除非您想要把资料流传给下一个宇宙，那就要另当别论了）。
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取得目前时间
在所有的UNIX下，都有个time()的函数
#include
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()。
#include
#include
int gettimeofday(struct timeval * tv,struct timezone *tz);
int settimeofday(const struct timeval * tv,const struct timezone *tz);
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。
在Linux下timezone的使用已经废除而不再使用。因为有许多地区都有日光节约时间，日光节约时间的使用与否，往往与无可预测的政治因素相关，没有简单的方法来实作这项设计。
在sys/time.h中，有三个有用的巨集用於操作timeval：
#define timerisset(tvp) ((tvp)->tv_sec || (tvp)->tv_usec)
#define timercmp(tvp, uvp, cmp)
((tvp)->tv_sec cmp (uvp)->tv_sec ||\
(tvp)->tv_sec == (uvp)->tv_sec &&\
(tvp)->tv_usec cmp (uvp)->tv_usec)
#define timerclear(tvp) ((tvp)->tv_sec = (tvp)->tv_usec = 0)
timerisset检查tvp是否有被设定值进去，timercmp比较时间，timerclear设tvp为零。
cmp为比较操作子如">"、"<"、"=="等等。
在POSIX.1b的即时处理标准中允许较高的时间解析度。
struct timespec
{
long int tv_sec;
long int tv_nsec;
};
tv_nsec是nano second(10E-9 second)。
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时间表述
电脑使用秒及epoch来表示其时间，但对人脑来说实在太残忍一点，大概没有人可以用人脑来计算。因此，UNIX下提供了其它两种基本方式来表述时间，struct
tm及文字格式时间。
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 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。
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进入「冬眠状态」：Sleeping
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。
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定时闹钟：Interval Timers
定时闹钟一但启动後，会定期送信号给行程，读者最好要解一下signal的处理。
struct itimerval {
struct timeval * it_interval;
struct timeval * it_value;
};
unsigned int alarm(unsigned int seconds);
alarm()会在seconds时，送出SIGALRM信号，这不是「定期」的。
int getitimer(int which,struct itimerval *val);
读取which指定的Timer目前状态。
int setitimer(int which,struct itimerval *val,struct itimerval *old);
设定which指定的Timer目前状态。
每个行程都有三个定期闹钟（which参数）：
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。

Linux的时间表示和计算函数 
1.时间的表示 
2.时间的测量 
3.计时器的使用 
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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 
#include 
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. 
#include 
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. 
#include < 
#include < 
#include < 
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: 
#include 
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. 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#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.