linux時間編程

1. time_t

time_t記錄自1970年1月1日凌晨以來的秒數，在Linux/Unix上定義爲long int類型，在32位系統上，time_t最多隻能記錄2,147,483,647秒，也就是說到了2038年將會產生溢出，但在64位系統上不會出現此問題。

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函數返回自1970年1月1日凌晨以來的秒數，參數t可以爲NULL。同時還提供了一個函數difftime，原型如下：

double difftime(time_t time1, time_t time0);

用於比較兩個time_t類型的值。

2. struct tm
由time_t可以知道，操作系統使用的是long int類型的值來存儲時間，但對於用戶來說肯定是不好理解，所以就有了這裏的struct tm類型，定義如下：

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，範圍是0~59。                        
 tm_min         |       分，範圍是0~59。                        
 tm_hour        |       時，範圍是0~23。                        
 tm_mday        |       日，範圍是1~31。                        
 tm_mon         |       月，範圍是0~11，注意是0到11。           
 tm_year        |       年，自1900以來的年數。                  
 tm_wday        |       星期幾，從星期天開始計算，範圍是0~6。
 tm_yday        |       一年中的哪一天，0~365。                 
 tm_isdst       |       夏令時間（DST）的一個標誌。             
-----------------------------------------------------------------

那怎麼能得到這個時間呢，有兩個函數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;
}

那麼gmtime和localtime兩個函數有什麼不同的呢，gmtime獲取的是UTC時間，localtime獲取的是當前系統的時間。

再介紹兩個函數，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;
}

上面程序執行結果如下：
Mon Nov 11 17:40:34 2013
也就說ctime函數將time_t類型的值轉換爲一個時間相關的字符串，而asctime同ctime函數不同的是，asctime的參數爲strut tm類型指針，而ctime的參數爲time_t類型的指針，只是參數類型不一樣，但是結果都是一樣的，都是獲取一個時間相關的字符串。

那既然有time函數將time_t值轉換爲struct tm類型值，那自然也有將struct tm類型值轉換爲time_t類型的值，函數爲mktime，原型爲：

time_t mktime(struct tm *tm);

3. 關於獲取和設置系統時鐘
前面使用的是time來獲取一個時間值，但是它的精度只能達到秒級，如果只是做一個日曆足夠了，但是如果想獲取更精確的時間呢，比如想計算程序的執行時間，顯然time函數不能滿足我們的要求，那就只能使用這裏的gettimeofday函數了，原型如下：
int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);
其中struct timeval結構類型定義如下：

struct timeval {

	time_t      tv_sec;	/* seconds */
	suseconds_t tv_usec;	/* microseconds */
};

struct timeval結構類型提供了一個微秒級成員tv_usec，它的類型同樣是一個整型類型。
而gettimeofday函數的tz參數用於獲取時區信息，在Linux中通常設置爲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函數如果獲取失敗，返回-1值，同時設置errno爲EFAULT。

那如何去設置設置系統時鐘呢？這裏要介紹兩個函數，同time和gettimeofday對應，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設置的時間比stime更精確罷了。

4. 關於睡眠延時
睡眠延時先介紹兩個函數sleep和usleep，原型如下：

unsigned int sleep(unsigned int seconds);
int usleep(useconds_t usec);

sleep用於睡眠多少秒，而usleep爲睡眠多少微妙。
使用這兩個函數需要包含頭文件unistd.h。

5. 定時器
alarm函數原型如下：
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;
}

程序將在5秒之後執行alarm_handler函數，這裏還使用了pause函數，用於掛起進程直到捕捉到一個信號時才退出。注意alarm一次只能發送發送一個信號，如果要再次發送信號，需要重新調用alarm函數。

除了alarm外，還可以使用setitimer來設置定時器，使用getitimer來獲取定時器的狀態，原型如下：

int setitimer(int which, const struct itimerval *restrict value,
              struct itimerval *restrict ovalue);
int getitimer(int which, struct itimerval *value);

需要包含頭文件sys/time.h

which參數有三種取值：

ITIMER_REAL	按實際時間記時，時間到了之後發送SIGALRM信號，相當於alarm。
ITIMER_VIRTUAL	僅當進程執行時才進行記時，發送SIGVTALRM信號。
ITIMER_PROF	當進程執行時和系統執行該進程時都記時，發送的是SIGPROF信號。

struct itimerval用來指定定時時間，定義如下：

struct itimerval {
	struct timerval it_interval;	/* next value */
	struct timerval it_value;	/* current value */
};

struct timeval結構前面都見過了，這裏就不再描述了。
在setitimer函數中，ovalue如果不爲空，則保留上次調用設置的值。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;
}

程序將每隔一秒鐘調用一次alarm_handler函數，注意這裏將delay.it_interval.tv_sec設置爲了1，當it_value中的值減到零時，將產生一個信號，並將it_value的值設置爲it_interval，然後又重新開始記時