第10章 时间

日历时间

通用协调时间UTC，即格林尼治时间GMT，以1970年1月1日开始到当前时间经过的秒数，用time_t表示：

  1. #include<time.h>    
  2. int gettimeofday(struct timeval *restrict tp, void *restrict tzp);
  3. // 总是返回0，tzp的唯一合法值是NULL
  4. // 提供了比time更高的精度（微秒）
  6. struct timeval {
  7.     long tv_sec;        /* seconds */
  8.     long tv_usec;       /* microseconds */
  9. };
  1. include<time.h>       
  2. time_t time(time_t *calptr);
  3. // 若成功，返回时间值，若出错，返回-1
  4. // 如果参数为非空，时间值也存放在calptr中
  6. typedef long     time_t;    /* 时间值time_t 为长整型的别名*/
时间转换函数

WechatIMG11.jpeg
——-将time_t转换为可打印格式——-

  1. #include <time.h>
  3. char *ctime(const time_t *timep);
  4. // 返回一个长达26个字符的字符串，内含标准格式的日期和时间，如 Wed Jun 8 14:22:34 2011
  5. // 会自动考虑本地时区和DST设置

——-time_t和分解时间之间的转换——-
time_t->分解时间：

  1. #include<time.h>
  2. struct tm *gmtime(const time_t *calptr);          
  3. // 转化为国际标准时间的年、月、日、时、分、秒等，若出错，返回NULL
  4. struct tm *localtime(const time_t *calptr);     
  5. // 转化为本地时间(考虑到本地时区和夏令时标志)，若出错，返回NULL
  7. struct tm {
  8.    int tm_sec;    /* Seconds (0-60) */
  9.    int tm_min;    /* Minutes (0-59) */
  10.    int tm_hour;   /* Hours (0-23) */
  11.    int tm_mday;   /* Day of the month (1-31) */
  12.    int tm_mon;    /* Month (0-11) */
  13.    int tm_year;   /* Year since 1900 */
  14.    int tm_wday;   /* Day of the week (0-6, Sunday = 0) */
  15.    int tm_yday;   /* Day in the year (0-365, 1 Jan = 0) */
  16.    int tm_isdst;  /* Daylight saving time */
  17. };

分解时间->time_t：

  1. #include<time.h>  
  2. time_t mktime(struct tm *tmptr);
  3. // 若成功，返回日历时间，若出错，返回-1

——-分解时间和可打印格式之间的转换——-
分解时间->可打印格式：

  1. char *asctime(const struct tm *timeptr);
  2. // 返回值：若成功，返回一个静态字符串，若出错，返回NULL
  3. // 同ctime一样，也无法控制生成字符串的格式
  1. size_t strftime(char *restrict buf, size_t maxsize, const char *restrict format, const struct tm *restrict tmptr);
  2. size_t strftime(char *restrict buf, size_t maxsize, const char *restrict format, const struct tm *restrict tmptr, locale_t locale);
  3. // 两个函数，若有空间，返回存入数组的字符数，否则，返回0
  4. // 提供比asctime更精确的控制
  6. %a    Abbreviated weekday name *    Thu
  7. %A    Full weekday name *    Thursday
  8. %b    Abbreviated month name *    Aug
  9. %B    Full month name *    August
  10. %c    Date and time representation *    Thu Aug 23 14:55:02 2001
  11. %C    Year divided by 100 and truncated to integer (00-99)    20
  12. %d    Day of the month, zero-padded (01-31)    23
  13. %D    Short MM/DD/YY date, equivalent to %m/%d/%y    08/23/01
  14. %e    Day of the month, space-padded ( 1-31)    23
  15. %F    Short YYYY-MM-DD date, equivalent to %Y-%m-%d    2001-08-23
  16. %g    Week-based year, last two digits (00-99)    01
  17. %G    Week-based year    2001
  18. %h    Abbreviated month name * (same as %b)    Aug
  19. %H    Hour in 24h format (00-23)    14
  20. %I    Hour in 12h format (01-12)    02
  21. %j    Day of the year (001-366)    235
  22. %m    Month as a decimal number (01-12)    08
  23. %M    Minute (00-59)    55
  24. %n    New-line character ('\n')    
  25. %p    AM or PM designation    PM
  26. %r    12-hour clock time *    02:55:02 pm
  27. %R    24-hour HH:MM time, equivalent to %H:%M    14:55
  28. %S    Second (00-61)    02
  29. %t    Horizontal-tab character ('\t')    
  30. %T    ISO 8601 time format (HH:MM:SS), equivalent to %H:%M:%S    14:55:02
  31. %u    ISO 8601 weekday as number with Monday as 1 (1-7)    4
  32. %U    Week number with the first Sunday as the first day of week one (00-53)    33
  33. %V    ISO 8601 week number (00-53)    34
  34. %w    Weekday as a decimal number with Sunday as 0 (0-6)    4
  35. %W    Week number with the first Monday as the first day of week one (00-53)    34
  36. %x    Date representation *    08/23/01
  37. %X    Time representation *    14:55:02
  38. %y    Year, last two digits (00-99)    01
  39. %Y    Year    2001
  40. %z    ISO 8601 offset from UTC in timezone (1 minute=1, 1 hour=100)
  41. If timezone cannot be termined, no characters    +100
  42. %Z    Timezone name or abbreviation *
  43. If timezone cannot be termined, no characters    CDT
  44. %%    A % sign    %

可打印格式->分解时间：

char *strptime(const char *str, const char *format, struct tm *timeptr);
// 返回值：若成功，返回str的下一个未处理字符的位置，若出错（如无法匹配格式字符串），返回NULL
// 是strftime的逆函数
时区

位于/usr/share/zoneinfo中，系统的本地时间由时区文件/etc/localtime定义，通常链接到/usr/share/zoneinfo下的一个文件，为运行中的程序指定时区，需要将TZ环境变量设置为由一冒号：和时区名称组成的字符串，另一种方法是将一个格式字符串赋值给TZ，如：

TZ="CET-1:00:00CEST-2:00:00,M3.5.0,M10.5.0"
但其缺乏可读性，在Linux下可以如下设置：
TZ=":Europe/Berlin"
地区

locale包括语言、数字、货币、日期和时间之类的信息，维护在文件/usr/share/local，其下每个子目录都包含一特定地区的信息：

language[_territory[.condeset]][@modifier]

language是双字母的ISO语言代码，territory是双字母的ISO国家代码，codeset表示字符编码集，modifier提供了一种方法，用以区分多个目录下的language、territory、codeset相同的情况

de_DE.uft-8@euro表示德语、德国、UTF-8编码，欧元为货币

locale -a列出系统上定义的整套地区，函数setlocale既可以查询又可以设置当前地区：

#include <locale.h>

char *setlocale(int category, const char *locale);
// 返回值：若成功，返回一个指针指向标识这个地区设置的字符串，如果只是查而不该，则把locale设置为NULL，若出错，返回NULL
category的取值（可以使用LC_ALL设置所有的值）：
LC_CTYPE: 该文件包含字符分类
LC_COLLATE: 该文件包含字符集的排序规则
LC_MONETARY: 该文件包含币值的格式化规则
LC_NUMERIC: 该文件包含对币值以外数字的格式化规则
LC_TIME: 该文件包含对日期和时间的格式化规则
LC_MESSAGES: 该文件包含针对肯定和否定响应，就格式及数值做了规定
// locale若是字符串，可能是en_US或de_DE，若是空字符串，则从环境变量中取得地区的设置
// LANG的优先级最低，通常使用LANG为所有内容设置默认值，再用单独的LC*变量设置
更新系统时钟

settimeofday和adjtime这两个接口通常由工具软件维护，应用程序很少用到，其中settimeofday是gettimeofday的逆函数：

#define _BSD_SOURCE
#include <sys/time.h>

int settimeofday(const struct timeval *tv, const struct timezone *tz);
// 返回值：若成功，返回0，若出错，返回-1
// tz已被废弃，应该始终置为NULL
// Linux还提供了stime设置系统时钟，它允许使用秒的精度表示新的日志时间

settimeofday可能造成系统时间的突然变化，可能对依赖系统时钟单调递增的应用造成有害影响，通常推荐使用库函数adjtime，它将系统时钟逐步调整到正确的时间：

#define _BSD_SOURCE
#include <sys/time.h>

int adjtime(struct timeval *delta, struct timeval *olddelta);
// 返回值：若成功，返回0，若出错，返回-1
// delta指定需要改变时间的秒和微秒，为正数表示系统时间会额外快一点点，直到增加完所需的时间，为负数则减慢
// 在adjtime执行的时间里，可能无法完成时钟调整，剩余未经调整的时间会保存在olddelta，如不关心，指定为NULL
软件时钟

时间相关的各种系统调用的精度是受限于系统软件时钟的分辨率，它的度量单位是jiffies，内核源码中是常量HZ，这是内核按照round-robin的分时调度算法分配CPU进程的单位，如软件时钟速度是100赫兹，一个jiffies是10毫秒，Linux x86-32 2.6.0内核的软件时钟速度已经提高到了1000赫兹

进程时间

可分为两部分：

  • 用户CPU时间，也称虚拟时间
  • 系统CPU时间

系统调用times，检索进程时间信息：

#include <sys/time.h>
clock_t times(struct tms *buf);
// 返回值，若成功，返回自过去的任意点流逝的以时钟计时单元为单位的时间，若出错，返回-1
// Linux上，buf可以为NULL，但是返回值将没有意义
// 数据类型clock_t是用时钟计时单元clock tick为单位度量时间的整数值，可以使用sysconf(_SC_CLK_TCK)来获取每秒包含的时钟计时单元数，再除以clock_t转换为秒

struct tms
{
    clock_t tms_utime;    // user CPU time by the caller
    clock_t tms_stime;  // system CPU time by the caller
    clock_t tms_cutime; // user CPU time of all (waited for) children
    clock_t tms_cstime; // system CPU time of all (waited for) children
}

函数clock提供了一个简单的接口用于获取进程时间：

include <time.h>

clock_t clock(void);
// 返回值：若成功，返回进程总CPU时间，若出错，返回-1