linux有計算時間的函數嗎

linux有計算時間的函數，例如：可取得秒級時間差的函數time()、可取得微秒時間差的函數gettimeofday()和settimeofday()、可取得奈秒時間差的函數clock_gettime()等等。

本教學操作環境：linux7.3系統、Dell G3電腦。

下面講解的是linux中時間相關的函數和將時間轉換相關函數

#1.取得時間相關函數

1.1 取得秒級時間差函數

#include <time.h>
time_t time(time_t *timer);//通过函数返回值或者timer 变量均可以获取到当前时间

time_t其實是長整型，表示UTC時間（1970年1月1日0時0分0秒，Linux系統的Epoch時間）到目前系統時間的秒數級時間差

#1.2 取得微秒時間差函數

#include <sys/time.h>
#include <unistd.h>
struct timeval {
    time_t       tv_sec;     /* seconds */
    suseconds_t tv_usec;    /* microseconds */
};

struct timezone{
 
    int tz_minuteswest; /*miniutes west of Greenwich*/
 
    int tz_dsttime; /*type of DST correction*/
 
};

//函数执行成功返回0，失败返回-1. 其中timezone 是时区相关的结构体
int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);

//用来设置制定的时间和时区信息
int settimeofday(const struct timeval *tv, const struct timezone *gz);

1.3取得奈秒時間差函數

#include <time.h>

/*
其中clk_id 用来制定对应的时钟类型，不同的类型可以用来获取不同的时间值，具体有四种：
CLOCK_REALTIME: 			系统实时时间，从UTC开始计时，若时间被用户更改计数时间相应改变；
CLOCK_MONOTONIC:			从系统启动开始计时，即使用户更改时间也没有影响；
CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID:	本进程开始到执行到当前程序系统CPU花费的时间；
CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID:	本线程开始到执行到当前程序系统CPU花费的时间

*/

struct timespec{
    time_t tv_sec;    //s
    long tv_nsec;    //ns
};

int clock_gettime(clockid_t clk_id, struct timespec* tp);

2.轉換時間相關函數

#2.1將上述取得時間函數取得到的時間參數time_t轉換為結構體

struct tm，該結構體包含年月日等非常詳細的域。下如圖所示：

#include <time.h>
 
struct tm{
    int tm_sec;   //秒
    int tm_min;   //分
    int tm_hour;  //时；取值区间为[0, 23]
    int tm_mday;  //日；取值区间为[1, 31]
    int tm_mon;   //月份；取值区间为[0, 11]; 0表示1月份依次递增到12月份
    int tm_year;   //年份；其值为1900年至今年数
    int tm_wday;  //星期；0代表星期天，1代表星期1，以此类推
    int tm_yday;   //日期；0代表1月1日
    int tm_isdst;   //夏令时标识符；使用夏令时为正，不使用t为0，不确定时为负*/
};

將time_t轉換成struct tm結構體常用的函數如下：

#include <time.h> 
struct tm* gmtime(const time_t* timep);
struct tm*localtime(const time_t* timep);

gmtime() 和localtime() 函數可以將time_t 資料格式轉換成tm格式的類型。差異在於gmtime()轉換的結果是GMT（中央時區）對應的訊息，而localtime() 函數轉換的結果是目前所在時區的資訊。

2.2將time_t轉換成我們習慣性使用的時間與日期字串

#對應轉換函數如下：

#include <time.h>
char* ctime(time_t* timep);

2.3 將struct tm 轉換成time_t

對應函數如下：

#include <time.h>
time_t mktime(struct tm *p_tm);

2.4將struct tm轉換成我們習慣性使用的時間和日期字串

#對應函數如下：

#include <time.h>
char *asctime(const struct tm *p_tm); //习惯性字符串 Thu Dec  9 07:13:35 2021

2.5 將時間字串轉換成struct tm格式

/**************************************
** description： 将struct tm 按照指定的format格式转化成字符串
** parameter：
		** *s : 需要被转换的时间字符串
		** *format：时间字符串的格式
		** *tm：转换后的tm时间
**************************************/
char *strptime(const char *s, const char *format, struct tm *tm);

2.6 將struct tm 依照指定的format格式轉換成字串

/**************************************
** description： 将struct tm 按照指定的format格式转化成字符串
** parameter：
		** *s : 生成的时间字符串
		** max： 字符串最大字符数（即最大可生成的字符数量）
		** *format：生成的字符串格式
		** *tm：需要被转换的tm时间
**************************************/
size_t strftime(char *s, size_t max, const char *format,const struct tm *tm);

3.舉例

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>
#include <sys/time.h>

int main(int argc, char *argv[])
{	
	char *pstr = NULL;
	struct tm *ptm = NULL;

	printf("************** 使用ctime获取时间time_t **************\n");
	time_t times = 0;
	time(&times);
	printf("time_t:%ld\n\n", times);
	
	printf("************** 使用ctime转换time_t成我们习惯性使用的时间和日期字符串 **************\n");
	pstr = ctime(&times);
	printf("ctime:%s\n", pstr);
	
	printf("************** 使用gmtime转换time_t成struct tm 时间和日期**************\n");
	ptm = gmtime(&times);
	printf("time : %d:%d:%d\n", ptm->tm_hour,  ptm->tm_min,  ptm->tm_sec);
	printf("date: %d:%d:%d\n", ptm->tm_year+1900, ptm->tm_mon+1, ptm->tm_mday);
	printf("year: wday:%d yday:%d isdst:%d\n\n", ptm->tm_wday, ptm->tm_yday, ptm->tm_isdst);
	
	printf("************** 使用asctime转换struct tm成我们习惯性使用的时间和日期字符串**************\n");
	pstr = asctime(ptm);
	printf("asctime:%s\n\n", pstr);
	
	printf("************** 使用localtime转换time_t成struct tm 时间和日期**************\n");
	ptm = localtime(&times);
	printf("time : %d:%d:%d\n", ptm->tm_hour,  ptm->tm_min,  ptm->tm_sec);
	printf("date: %d:%d:%d\n", ptm->tm_year+1900, ptm->tm_mon+1, ptm->tm_mday);
	printf("year: wday:%d yday:%d isdst:%d\n", ptm->tm_wday, ptm->tm_yday, ptm->tm_isdst);

	pstr = asctime(ptm);
	printf("asctime:%s\n\n", pstr);

	printf("************** 使用gettimeofday获取微秒级的时间**************\n");
	struct timeval tv;
	struct timezone tz;
	gettimeofday(&tv, &tz);
	ptm = localtime(&tv.tv_sec);
	printf("time : %d:%d:%d\n", ptm->tm_hour,  ptm->tm_min,  ptm->tm_sec);
	printf("date: %d:%d:%d\n", ptm->tm_year+1900, ptm->tm_mon+1, ptm->tm_mday);
	printf("year: wday:%d yday:%d isdst:%d\n", ptm->tm_wday, ptm->tm_yday, ptm->tm_isdst);
	printf("tv_usec:%ld\n\n", tv.tv_usec);
	
	printf("************** 使用clock_gettime获取纳秒级的时间**************\n");
	struct timespec tp;
	clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &tp);
	ptm = localtime(&tp.tv_sec);
	printf("time : %d:%d:%d\n", ptm->tm_hour,  ptm->tm_min,  ptm->tm_sec);
	printf("date: %d:%d:%d\n", ptm->tm_year+1900, ptm->tm_mon+1, ptm->tm_mday);
	printf("year: wday:%d yday:%d isdst:%d\n", ptm->tm_wday, ptm->tm_yday, ptm->tm_isdst);	
	printf("tp.tv_nsec:%ld\n\n", tp.tv_nsec);
	return 0;
}

特定的時間字元互相轉換

int str_to_time(void)
{
	char pstr[128] = {0};
    struct tm t;
    strptime("2021-04-23 12:34:56", "%Y-%m-%d %H:%M:%S", &t);
	
    printf("**** tm_isdst: %d, tm_yday:%d, tm_wday%d,\n %d-%d-%d \n %d:%d:%d\n", 
    t.tm_isdst, t.tm_yday, t.tm_wday, t.tm_year+1900, t.tm_mon+1, t.tm_mday,
    t.tm_hour, t.tm_min, t.tm_sec);
    printf("mktime ts:%ld\n", mktime(&t));
	printf("asctime:%s\n", asctime(&t));
	
	strftime(pstr, sizeof(pstr), "%Y-%m-%d %H:%M:%S", &t);
    printf("pstr:%s\n", pstr);
}

int time_to_str(void)
{
	char pstr[128] = {0};
    struct tm t = {
               .tm_sec = 56,    /* Seconds (0-60) */
               .tm_min = 34,    /* Minutes (0-59) */
               .tm_hour = 12,   /* Hours (0-23) */
               .tm_mday = 23,   /* Day of the month (1-31) */
               .tm_mon = 4-1,     /* Month (0-11) */
               .tm_year = 2021-1900,   /* Year - 1900 */
               .tm_wday = 5,     /* Day of the week (0-6, Sunday = 0) */
               .tm_yday = 113,   /* Day in the year (0-365, 1 Jan = 0) */
               .tm_isdst = 0,    /* Daylight saving time */
           };
    strftime(pstr, sizeof(pstr), "%Y-%m-%d %H:%M:%S", &t);
    printf("pstr:%s\n", pstr);
}

若想取得從系統啟動開始計時，即使使用者更改時間也沒有影響的時間，單位毫秒，舉例如下：

unsigned long long clock_systick_get(void)
{
    int ret = -1;
    unsigned long long time;
    int cnt = 0;
    struct timespec  now = {0, 0};

    while (ret < 0 && cnt < 3)
    {
        ret = clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &now);	//获取失败重试，最大执行3次
        cnt++;
    }
    time = now.tv_sec * 1000 + now.tv_nsec / (1000000);
    return time;
}

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