linux时间和日期函数

历史上，UNX系统使用过两种不同的时间值

1. 日历时间。该值是自协调世界时( Coordinated Universal Time,UTC)1970年1月1日00:000这个特定时间以来所经过的秒数累计值(早期的手册称UTC为格林尼治标准时间)。这些时间值可用于记录文件最近一次的修改时间等。系统基本数据类型time_t用于保存这种时间值。
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。每秒钟曾经取为50、60或100个时钟滴答，调用syscon函数得到每秒的时钟滴答数，系统基本数据类型 clock_t保存这种时间值。

当度量一个进程的执行时间时,UNX系统为一个进程维护了3个进程时间值:

1. 时钟时间：时钟时间又称为墙上时钟时间( wall clock time),它是进程运行的时间总量,其值与系统中同时运行的进程数有关。每当在本书中提到时钟时间时,都是在系统中没有其他活动时进行
   度量的。
2. 用户CPU时间：执行用户指令所用的时间总量。
3. 系统CPU时间：为该进程执行内核程序所经历的的时间。用户用户CPU时间+系统CPU时间=CPU时间

1.times函数

#include <sys/times.h>

clock_t times(struct tms *buf)

返回值：若成功则返回墙上时钟时间（单位：时钟滴答数），如果出错则返回-1。此函数填写由buf指向的tms结构体，该结构体定义如下：

struct tms
{
    clock_t tms_utime;  // tms_utime记录的是进程执行用户代码的时间.
    clock_t tms_stime;  // tms_stime记录的是进程执行内核代码的时间.
    clock_t tms_cutime;  // tms_cutime记录的是子进程执行用户代码的时间.
    clock_t tms_cstime;  // tms_cstime记录的是子进程执行内核代码的时间.
}

此函数常用来计算进程运行的时间。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/times.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
    clock_t start, end;
    int i;
    struct tms tmsstart, tmsend;

    if(0 == (start = times(&tmsstart)))
        printf("times error start\n");

    sleep(5);

    if(0 == (end = times(&tmsstart)))
        printf("times error end\n");

    printf("real:  %7.2fs\n", (end-start)/100.0);

    return 0;

}

运行结果：

2.time函数 time函数返回当前时间和日期

#include<time.h>
time_t time(time_t *calptr);

返回值：若成功，返回时间值；若出错，返回-1。时间值作为函数值返回。如果参数非空，则时间值也存放在由calptr指向的单元内。
时钟通过clockid_t 类型进行标识。如下图

3.clock_gettime函数
clock_gettime函数可用于获取指定时钟的时间，返回的时间在timespec结构中，它把时间表示为秒和纳秒。

#include<sys/time.h>
int clock_gettime(clockid_t clock_id, struct timespce *tsp);

返回值：若成功返回0；若出错，返回-1。当时钟ID设置为CLOCK_REALTIME时，clock_gettime函数提供了与time函数类似的功能，不过在系统支持高精度时间值的情况下，clock_gettime可能比time函数得到更高精度的时间值。
4.clock_getres函数

#include<sys/time.h>
int clock_getres(clockid_t clock_id, struct timespec *tsp);
//返回值：若成功，返回0；若出错，返回-1

clock_getres 函数把参数tsp指向的timespec结构初始化为与clock_id参数对应的时钟精度。例如，如果精度为1毫秒，则tv_sec字段就是0，tv_nsec字段就是1 000000。

5.clock_settime函数
要对特定的时钟设置时间，可以调用clock_settime函数。

int clock_settime(clockid_t clock_id, const struct timespec *tsp);
//返回值：若成功，返回0；若出错，返回-1

6.gettimeofday函数

gettimeofday函数与time函数相比，gettimeofday提供了更高的精度（可到微妙级）。

#include<sys/time.h>
int gettimeofday(struct timeval *restrict tp, void *restrict tzp);
//返回值：总是返回0

tzp的唯一合法值是NULL，其他值将产生不确定结果。
gettimeofday函数以距特定时间（1970年1月1日00:00:00）的秒数的方式将当前时间存放在fp指向的timeval结构中，而该结构将当前时间表示为秒和微妙。一旦取得这种从上述特定时间经过的描述的整型时间值后，通常要调用函数将其转换为分解的时间结构，然后调用另一个函数生成人们可读的时间和日期。
两个函数localtime和gmtime将日历时间转换为分解的时间，并将这些存放在一个tm结构中。

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;
};

7.localtime和gmtime函数

#include<time.h>
struct tm *gmtime(const time_t *calptr);
struct tm *localtime(const time_t *calptr)
//两个函数的返回值：指向分解的tm结构的指针：若出错，返回NULL

localtime 和 gmtime之间的区别是:localtime将日历时间转换成本地时间，而gmtime则将日历时间转换成协调同一时间的年、月、日、时、分、秒、周日分解结构。

8.mktime函数
函数mktime以本地时间的年月日作为参数，将其变换为time_t值。

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

9.strftime函数
函数strftime时一个类似于printf的时间值函数。它非常复杂，可以通过可用的多个参数来定制产生的字符串。

#include<time.h>
size_t strftime(char *restrict buf,size_t maxsize,const char *restrict format,const struct tm *restrict tmptr);
size_t strftime_l(char *restrict buf,size_t maxsize,const char *restrict format,const struct tm *restrict tmptr, locale_t locale);

•  strftime_l允许调用者将区域指定为参数，除此之外，strftime和strftime_l 函数是相同的。strftime使用通过TZ环境变量指定的区域。
• tmptr参数是要格式化的时间值，由一个指向分解时间值tm结构的指针说明。格式化结果存放在一个长度为maxsize个字符的buf数组中，如果buf长度足以存放格式化结果及一个null终止符，则该函数返回buf中存放的字符数；否则该函数返回0.
• format参数控制时间值的格式。如图printf函数一样，转换说明的形式是百分号之后跟一个特定字符。format中的其他字符则按原样输出。两个连续的百分号在输出中产生一个百分号。与printf函数不同之处是，每个转换说明产生一个不同的定长输出字符串，在format字符串中没有字段宽度修饰符。

各个时间函数的关系如图所示：
 

例：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<time.h>
int main()
{
    time_t t;
    struct tm *tmp;
    char buf1[16];
    char buf2[64];
    
    time(&t);      // 日历时间
    tmp=localtime(&t);   // 分解时间
    
    if (strftime(buf1,16,"time and date:%r,%a %b %d, %Y", tmp) == 0)
        printf("buffer length 16 is too small \n");
    else
        printf("%s\n",buf1);
    if (strftime(buf2,64,"time and date:%r,%a %b %d, %Y", tmp) == 0)
        printf("buffer length 64 is too small \n");
    else
        printf("%s\n",buf2);
   
     exit(0);
}

运行结果：

例（UNIX 8.17实例）：

#include "apue.h"
#include <sys/times.h>

static void pr_times(clock_t, struct tms *, struct tms *);
static void do_cmd(char *);

int main(int argc, char *argv[])
{
	int i;

	setbuf(stdout, NULL);
	for (i = 1; i < argc; i++)
	    do_cmd(argv[i]);	/* once for each command-line arg */
	exit(0);
}

static void do_cmd(char *cmd)		/* execute and time the "cmd" */
{
	struct tms tmsstart, tmsend;
	clock_t	start, end;
	int status;

	printf("\ncommand: %s\n", cmd);

	if ((start = times(&tmsstart)) == -1)	/* starting values */
            err_sys("times error");

	if ((status = system(cmd)) < 0)			/* execute command */
	    err_sys("system() error");

	if ((end = times(&tmsend)) == -1)		/* ending values */
	    err_sys("times error");

	pr_times(end-start, &tmsstart, &tmsend);
	pr_exit(status);
}

static void pr_times(clock_t real, struct tms *tmsstart, struct tms *tmsend)
{
	static long	clktck = 0;

	if (clktck == 0)	/* fetch clock ticks per second first time */
            if ((clktck = sysconf(_SC_CLK_TCK)) < 0)  // 每秒对应的时钟tick数
		 err_sys("sysconf error");

	printf("  real:  %7.2f\n", real / (double) clktck);  
	printf("  user:  %7.2f\n",
	  (tmsend->tms_utime - tmsstart->tms_utime) / (double) clktck);
	printf("  sys:   %7.2f\n",
	  (tmsend->tms_stime - tmsstart->tms_stime) / (double) clktck);
	printf("  child user:  %7.2f\n",
	  (tmsend->tms_cutime - tmsstart->tms_cutime) / (double) clktck);
	printf("  child sys:   %7.2f\n",
	  (tmsend->tms_cstime - tmsstart->tms_cstime) / (double) clktck);
}

运行结果：