unix系统中的时间值

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一、前言

本文将简单介绍unix系统中时间相关的概念，包括日历时间和进程时间两种不同的时间值。

二、日历时间

2.1 日历时间相关的库函数和系统调用

在Unix系统中，与日历时间相关的库函数和系统调用主要集中在标准C库（libc）和POSIX标准中。以下是一些常用的函数和调用：
1.time()

功能：获取当前时间，返回自纪元以来的秒数
头文件：<time.h>
原型：time_t time(time_t *tloc);

参考代码：

#include <stdio.h> #include <time.h> int main() { time_t now; time(&now); printf("The current time is: %ld\n", now); printf("The current time is: %s", ctime(&now)); return 0; } 

运行结果如下所示：

(2.1-1)
2.localtime()

先来看下tm结构体的定义：

#include <time.h> struct tm { int tm_sec; // 秒，范围从 0 到 60（偶尔会出现闰秒） int tm_min; // 分，范围从 0 到 59 int tm_hour; // 时，范围从 0 到 23 int tm_mday; // 一月中的第几天，范围从 1 到 31 int tm_mon; // 月份，范围从 0 到 11（0 表示一月） int tm_year; // 年份，从 1900 年开始的年数 int tm_wday; // 一周中的第几天，范围从 0 到 6（0 表示星期天） int tm_yday; // 一年中的第几天，范围从 0 到 365 int tm_isdst; // 夏令时标志，正数表示夏令时有效，0 表示无效，负数表示信息不可用 }; 

参考代码：

#include <stdio.h> #include <time.h> int main() { time_t now; struct tm *ltm; time(&now); ltm = localtime(&now); printf("The current time is: %ld\n", now); printf("The current time is: %s", ctime(&now)); printf("The current time is: %d-%d-%d %d:%d:%d %d %d %d\n", ltm->tm_year + 1900, ltm->tm_mon + 1, ltm->tm_mday, ltm->tm_hour, ltm->tm_min, ltm->tm_sec,ltm->tm_wday, ltm->tm_yday, ltm->tm_isdst); return 0; } 

运行结果如下：

（2.1-2）
3.gmtime()

参考代码：

#include <stdio.h> #include <time.h> int main() { time_t now; struct tm *ltm; now = time(NULL); ltm = gmtime(&now); printf("The current time is: %ld\n", now); printf("The current time is: %s", ctime(&now)); printf("The current time is: %d-%d-%d %d:%d:%d %d %d %d\n", ltm->tm_year + 1900, ltm->tm_mon + 1, ltm->tm_mday, ltm->tm_hour, ltm->tm_min, ltm->tm_sec,ltm->tm_wday, ltm->tm_yday, ltm->tm_isdst); return 0; } 

运行结果如下所示：

4.mktime()

参考代码：

#include <stdio.h> #include <time.h> int main() { struct tm ltm; time_t current_time; ltm.tm_year = 2024 - 1900; ltm.tm_mon = 8 - 1; ltm.tm_mday = 27; ltm.tm_hour = 10; ltm.tm_min = 40; ltm.tm_sec = 0; ltm.tm_isdst = -1; current_time = mktime(&ltm); printf("The current time is: %ld\n", current_time); printf("The current time is: %s", ctime(&current_time)); return 0; } 

运行结果如下所示：

（2.1-4）
5.strftime()

功能：将tm结构体表示的时间格式化为字符串。
头文件：<time.h>
原型：size_t strftime(char *s, size_t
max, const char *format, const struct tm *tm);

参考代码：

#include <stdio.h> #include <time.h> int main() { time_t current_time; struct tm *ltm; char time_str[50]; time(&current_time); ltm = localtime(&current_time); strftime(time_str, sizeof(time_str), "%Y-%m-%d_%H:%M:%S", ltm); printf("The current time is: %ld\n", current_time); printf("The current time is: %d-%d-%d %d:%d:%d %d %d %d\n", ltm->tm_year + 1900, ltm->tm_mon + 1, ltm->tm_mday, ltm->tm_hour, ltm->tm_min, ltm->tm_sec,ltm->tm_wday, ltm->tm_yday, ltm->tm_isdst); printf("The current time is: %s\n", time_str); return 0; } 

运行结果如下：

（2.1-5）
6.ctime()

功能：将time_t类型的时间转换为可读的字符串格式。
头文件：<time.h>
原型：char *ctime(const time_t *timep);

上面的参考代码中已经包含了此用例。

上面的是库函数，接下来将介绍的是系统调用：
7.gettimeofday()

功能：获取当前时间，包括秒和微秒
头文件：<sys/time.h>
原型：int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);

这里的timeval结构定义如下：

#include <sys/time.h> struct timeval { time_t tv_sec; // 秒 suseconds_t tv_usec; // 微秒 }; 

参考代码：

#include <stdio.h> #include <time.h> #include <sys/time.h> int main() { struct timeval tv; struct timezone tz; gettimeofday(&tv, &tz); printf("The current time is: %ld.%ld %d\n", tv.tv_sec, tv.tv_usec, tz.tz_dsttime); printf("%s", ctime(&tv.tv_sec)); return 0; } 

运行结果如下所示：

(2.1-6)
8.settimeofday()

功能：设置系统时间和时区。
头文件：<sys/time.h>
原型：int settimeofday(const struct timeval *tv, const struct timezone *tz);

参考代码：

#include <stdio.h> #include <time.h> #include <sys/time.h> int main() { struct timeval tv; struct timezone tz; gettimeofday(&tv, &tz); printf("The current time is: %ld.%ld %d\n", tv.tv_sec, tv.tv_usec, tz.tz_dsttime); printf("%s", ctime(&tv.tv_sec)); tv.tv_sec += 180; if(settimeofday(&tv, NULL) == -1) { perror("settimeofday"); return 1; } gettimeofday(&tv, &tz); printf("The new time is: %ld.%ld %d\n", tv.tv_sec, tv.tv_usec, tz.tz_dsttime); printf("%s", ctime(&tv.tv_sec)); return 0; } 

运行结果如下所示：

9.clock_gettime()

功能：获取高精度时间。
头文件：<time.h>
原型：int clock_gettime(clockid_t clk_id, struct
timespec *tp);

- clk_id：表示要获取的时钟类型，常用的时钟类型包括： - CLOCK_REALTIME：系统实时时间，从Epoch（1970年1月1日00:00:00 UTC）开始计算。 - CLOCK_MONOTONIC：单调递增的时间，不受系统时间调整的影响。 - CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID：进程的CPU时间。 - CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID：线程的CPU时间。 - tp：指向 struct timespec 结构体的指针，用于存储返回的时间值。 返回值 - 成功时返回0。 - 失败时返回-1，并设置 errno 以指示错误类型。 struct timespec 结构体 struct timespec 结构体用于表示时间，包括秒和纳秒： struct timespec { time_t tv_sec; // 秒 long tv_nsec; // 纳秒 }; 

10.clock_settime()

功能：设置高精度时间。
头文件：<time.h>
原型：int clock_settime(clockid_t clk_id, const
struct timespec *tp);

三、进程时间

进程时间也被称为cpu时间，是用来度量进程使用的中央处理器资源的时间。简单来说，就是进程从开始到结束这段时间里，处理器用于处理该进程的时间片的总和。进程时间以时钟滴答计算，也就是说进程时间是通过时钟来计算的。
系统基本类型clock_t用于保存这种时间值。
当度量一个进程的执行时间时，unix系统用3个进程时间值来维护：时钟时间、用户cpu时间，系统cpu时间。
时钟时间：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。
用户cpu时间：用户cpu时间指执行用户指令的时间，也就是执行内核操作以外的时间。
系统cpu时间：指为该进程执行内核程序所用的时间。
用户cpu时间和系统cpu时间被称为cpu时间。一般cpu时间是小于时钟时间的，因为同一时间系统一般都不仅有一个进程在运行。

3.1 如何获取进程时间

要取得任意进程的进程时间，可以直接通过time命令，如下所示：

参考资料：