Linux系统中时间的获取和使用

Linux系统时间有两种。

（1）日历时间。该值是自协调世界时(UTC)1970年1月1日00:00:00这个特定时间以来所经过的秒数累计值。基本数据类型用time_t保存。最后通过转换才能得到我们平时所看到的24小时制或者12小时间制的时间。

（2）进程时间。也被称为CPU时间，用以度量进程使用的中央处理器资源。进程时间以时钟滴答计算。

本文将给大家详细介绍关于Linux时间的获取和使用，下面话不多说了，来一起看看详细的介绍吧

获取时间戳

time()

				?

									#include <time.h>

									time_t time(time_t *calptr)

time返回当前时间的时间戳，也就是从世界时到现在的秒数;
time_t实际就是一个uint64_t；
calptr不为空时，时间戳也会写入到该指针中；

调用示例：

				?

									#include <time.h>

									#include <iostream>

									#include <stdlib.h>

									using namespace std;

									int main()

									{

									time_t curTime;

									curTime = time(NULL);

									cout << curTime << endl;

									return 0;

									}

结果：

返回一串数值，如1533287924

gettimeofday()和clock_gettime()

time函数只能得到秒精度的时间，为了获得更高精度的时间戳，需要其他函数。gettimeofday函数可以获得微秒精度的时间戳，用结构体timeval来保存；clock_gettime函数可以获得纳秒精度的时间戳，用结构体timespec来保存。

				?

									#include <sys/time.h>

									int gettimeofday(struct timeval *tp, void *tzp);

									因为历史原因tzp的唯一合法值是NULL，因此调用时写入NULL即可。

									int clock_gettime(clockid_t clock_id, strcut timespec *tsp);

									clock_id有多个选择，当选择为CLOCK_REALTIME时与time的功能相似，但是时间精度更高。

两个函数使用的结构体定义如下：

				?

									struct timeval

									{

									long tv_sec; /*秒*/

									long tv_usec; /*微秒*/

									};

									struct timespec

									{

									time_t tv_sec; //秒

									long tv_nsec; //纳秒

									};

调用示例：

				?

									#include <time.h>

									#include <sys/time.h>

									#include <iostream>

									#include <stdlib.h>

									using namespace std;

									int main()

									{

									time_t dwCurTime1;

									dwCurTime1 = time(NULL);

									struct timeval stCurTime2;

									gettimeofday(&stCurTime2, NULL);

									struct timespec stCurTime3;

									clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &stCurTime3);

									cout << "Time1: " << dwCurTime1 << "s" << endl;

									cout << "Time2: " << stCurTime2.tv_sec << "s, " << stCurTime2.tv_usec << "us" << endl;

									cout << "Time3: " << stCurTime3.tv_sec << "s, " << stCurTime3.tv_nsec << "ns" << endl;

									return 0;

									}

结果：

编译时要在编译命令最后加上-lrt链接Real Time动态库，如
g++ -o time2 test_time_linux_2.cpp -lrt

Time1: 1533289490s
Time2: 1533289490s, 133547us
Time3: 1533289490s, 133550060ns

可视化时间

tm结构体

得到的时间戳不能直观的展示现在的时间，为此需要使用tm结构体来表示成我们日常所见的时间，该结构体定义如下：

				?

									struct tm

									{

									int tm_sec; /*秒，正常范围0-59， 但允许至61*/

									int tm_min; /*分钟，0-59*/

									int tm_hour; /*小时， 0-23*/

									int tm_mday; /*日，即一个月中的第几天，1-31*/

									int tm_mon; /*月， 从一月算起，0-11*/ 1+p->tm_mon;

									int tm_year; /*年， 从1900至今已经多少年*/ 1900＋ p->tm_year;

									int tm_wday; /*星期，一周中的第几天， 从星期日算起，0-6*/

									int tm_yday; /*从今年1月1日到目前的天数，范围0-365*/

									int tm_isdst; /*日光节约时间的旗标*/

									};

time_t转成tm

gmtime 和localtime可以将time_t类型的时间戳转为tm结构体，用法如下：

				?

									struct tm* gmtime(const time_t *timep);

									//将time_t表示的时间转换为没有经过时区转换的UTC时间，是一个struct tm结构指针

									stuct tm* localtime(const time_t *timep);

									//和gmtime功能类似，但是它是经过时区转换的时间，也就是可以转化为北京时间。

固定格式打印时间

得到tm结构体后，可以将其转为字符串格式的日常使用的时间，或者直接从time_t进行转换，分别可以使用以下两个函数达到目的。不过这两个函数只能打印固定格式的时间。

				?

									//这两个函数已经被标记为弃用，尽量使用后面将要介绍的函数

									char *asctime(const struct tm* timeptr);

									char *ctime(const time_t *timep);

调用示例：

				?

									#include <time.h>

									#include <sys/time.h>

									#include <iostream>

									#include <stdlib.h>

									using namespace std;

									int main()

									{

									time_t dwCurTime1;

									dwCurTime1 = time(NULL);

									struct tm* pTime;

									pTime = localtime(&dwCurTime1);

									char* strTime1;

									char* strTime2;

									strTime1 = asctime(pTime);

									strTime2 = ctime(&dwCurTime1);

									cout << strTime1 << endl;

									cout << strTime2 << endl;

									return 0;

									}

结果：

Fri Aug 3 18:24:29 2018
Fri Aug 3 18:24:29 2018

灵活安全的时间转换函数strftime()

上述两个函数因为可能出现缓冲区溢出的问题而被标记为弃用，因此更加安全的方法是采用strftime方法。

				?

									/*

									** @buf：存储输出的时间

									** @maxsize：缓存区的最大字节长度

									** @format：指定输出时间的格式

									** @tmptr：指向结构体tm的指针

									*/

									size_t strftime(char* buf, size_t maxsize, const char *format, const struct tm *tmptr);

我们可以根据format指向字符串中格式，将timeptr中存储的时间信息按照format指定的形式输出到buf中，最多向缓冲区buf中存放maxsize个字符。该函数返回向buf指向的字符串中放置的字符数。

函数strftime()的操作有些类似于sprintf()：识别以百分号(%)开始的格式命令集合，格式化输出结果放在一个字符串中。格式化命令说明串 strDest中各种日期和时间信息的确切表示方法。格式串中的其他字符原样放进串中。格式命令列在下面，它们是区分大小写的。

%a 星期几的简写
%A 星期几的全称
%b 月分的简写
%B 月份的全称
%c 标准的日期的时间串
%C 年份的后两位数字
%d 十进制表示的每月的第几天
%D 月/天/年
%e 在两字符域中，十进制表示的每月的第几天
%F 年-月-日
%g 年份的后两位数字，使用基于周的年
%G 年分，使用基于周的年
%h 简写的月份名
%H 24小时制的小时
%I 12小时制的小时
%j 十进制表示的每年的第几天
%m 十进制表示的月份
%M 十时制表示的分钟数
%n 新行符
%p 本地的AM或PM的等价显示
%r 12小时的时间
%R 显示小时和分钟：hh:mm
%S 十进制的秒数
%t 水平制表符
%T 显示时分秒：hh:mm:ss
%u 每周的第几天，星期一为第一天（值从0到6，星期一为0）
%U 第年的第几周，把星期日做为第一天（值从0到53）
%V 每年的第几周，使用基于周的年
%w 十进制表示的星期几（值从0到6，星期天为0）
%W 每年的第几周，把星期一做为第一天（值从0到53）
%x 标准的日期串
%X 标准的时间串
%y 不带世纪的十进制年份（值从0到99）
%Y 带世纪部分的十制年份
%z，%Z 时区名称，如果不能得到时区名称则返回空字符。
%% 百分号

调用示例：

				?

									#include <time.h>

									#include <sys/time.h>

									#include <iostream>

									#include <stdlib.h>

									using namespace std;

									int main()

									{

									time_t dwCurTime1;

									dwCurTime1 = time(NULL);

									struct tm* pTime;

									pTime = localtime(&dwCurTime1);

									char buf[100];

									strftime(buf, 100, "time: %r, %a %b %d, %Y", pTime);

									cout << buf << endl;

									return 0;

									}

结果：

time: 08:18:12 PM, Fri Aug 03, 2018

时间函数之间的关系图

Linux系统中时间的获取和使用

进程时间

进程时间是进程被创建后使用CPU的时间，进程时间被分为以下两个部分：

用户CPU时间：在用户态模式下使用CPU的时间
内核CPU时间：在内核态模式下使用CPU的时间。这是执行内核调用或其他特殊任务所需要的时间。

clock函数

clock函数提供了一个简单的接口用于取得进程时间，它返回一个值描述进程使用的总的CPU时间（包括用户时间和内核时间），该函数定义如下：

				?

									#include <time.h>

									clock_t clock(void)

									//if error, return -1

clock函数返回值得计量单位是CLOCKS_PER_SEC，将返回值除以这个计量单位就得到了进程时间的秒数

times函数

times函数也是一个进程时间函数，有更加具体的进程时间表示，函数定义如下：

				?

									#include <sys/times.h>

									clock_t times(struct tms* buf);

									struct tms{

									clock_t tms_utime;

									clock_t tms_stime;

									clock_t tms_cutime;

									clock_t tms_cstime;

									};

times函数虽然返回类型还是clock_t，但是与clock函数返回值的计量单位不同。times函数的返回值得计量单位要通过sysconf(SC_CLK_TCK)来获得。

Linux系统编程手册上一个完整的使用案例如下：

				?

									#include <time.h>

									#include <sys/times.h>

									#include <unistd.h>

									#include <stdio.h>

									static void displayProcessTime(const char* msg)

									{

									struct tms t;

									clock_t clockTime;

									static long clockTick = 0;

									if (msg != NULL) 

									{

									printf("%s\n", msg);

									}

									if (clockTick == 0)

									{

									clockTick = sysconf(_SC_CLK_TCK);

									if (clockTick < 0) return;

									}

									clockTime = clock();

									printf("clock return %ld CLOCKS_PER_SEC (%.2f seconds)\n", (long)clockTime, (double)clockTime/CLOCKS_PER_SEC);

									times(&t);

									printf("times return user CPU = %.2f; system CPU = %.2f\n", (double)t.tms_utime / clockTick, (double)t.tms_stime / clockTick);

									}

									int main()

									{

									printf("CLOCKS_PER_SEC = %ld, sysconf(_SC_CLK_TCK) = %ld\n", (long)CLOCKS_PER_SEC, sysconf(_SC_CLK_TCK));

									displayProcessTime("start:");

									for (int i = 0; i < 1000000000; ++i)

									{

									getpid();

									}

									printf("\n");

									displayProcessTime("end:");

									return 0;

									}