第二十四节 Linux系统编程-时间

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第一:

本章导读

在编程中，时间的调用会经常用到，例如：
程序员想检测机器性能，那么需要运行一段代码，提取时间。
程序员需要在 log 文件中记录一些特殊时间，例如怀疑某个驱动出现了 bug，就需要写个demo 来多次测试重启机器，并且测试驱动是否运转正常，这里就需要用到时间。
定时的应用，在某个事件之后，经过多长时间来进行某项操作。
……
无论在任何操作系统中编程，都需要学习时间的编程，本章详细介绍 Linux 常用的时间结构体和 API 以及提供几个常用的例程。

 

Linux 中时间的几个基本概念

1)什么是 UTC 时间？
世界统一时间，世界各地的时间以这个为基准 。
13.3.2 什么是 UNIX 纪元时间？
Unix time 是指从 1970 年 1 月 1 日 00:00:00 UTC 开始所经过的秒数。
在 linux 中时间日期会以这种方式存储时间，有效位是秒。例如经过了 1 分钟，这个数值会变大 60 秒。
2) 什么是格林尼治标准时（GMT）时间？
GMT 是指太阳经过英国格林尼治的时间。在英国很 NX 的时候，以格林尼治为 0 度经线，将世界分为 24 个时区。
北京时间指的是东八区的时间，和格林尼治时间相差 8 个小时。
3) 什么是机器日历时间
对于 Linux 来说，机器日历时间是 UNIX 纪元时间。

 

第二:

实验-时间的调用

1)如何获取机器时间
– 以秒为单位的时间

2)获取机器时间函数
• time_t time(time_t *t);
– 参数*t：以秒为单位的机器时间
– 返回值：如果参数为NULL，则返回机器时间;错误返回-1;
– time_t类型实际是一个long int类型

 

3)函数代码

编写简单的 gettime.c 文件测试 gettime 函数。
首先添加头文件，如下图所示。

然后 main 函数如下图所示。

如上图代码所示。
使用了两种方式返回时间，一种写入参数，一种写入 NULL。

/*函数time头文件*/
#include<time.h>

#include<stdio.h> 

int main(void)
{
	time_t timep;
	
	time(&timep);
	printf("UTC time: 0x%08x\n", timep);

	timep = time(NULL);
	printf("UTC time: 0x%08x\n", timep);

	return 0;
}

4) 编译运行测试

  a)在 Ubuntu 系统下，如下图所示，进入前面实验创建的目录“/home/linuxsystemcode/”，
使用命令“mkdir time”新建 time 文件夹，将源码 gettime.c 拷贝进去，进入新建的文件夹time，如下图所示。

 

  b)使用命令“arm-none-linux-gnueabi-gcc -o gettime gettime.c -static”编译 open 文件，如下图所示，使用命令“ls”可以看到生成了 gettime 可执行文件。

c)挂载运行文件

 

 

第三:

实验-时间的转换

如上面的实验所示，类似的 0x 进制数对于人类来说太不容易知道具体含义了，需要将时间转化为群众喜闻乐见的年月日时分秒的形式。这部分内容就涉及到本节介绍的时间格式转换问题。

 

一.  时间转换的函数

• tm结构体
– 包含tm_sec;tm_min;tm_hour;int tm_mday等等成员
– 函数ctime

• 将时间转化为字符串格式
• char *ctime(const time_t *timep);

• 将时间转化为格林威治时间
• struct tm *gmtime(const time_t *timep);

 

• 时间转换为字符格式，注意这个函数的参数是tm 结构的
• char *asctime(const struct tm *tm);

• 时间转化为本地时间
• struct tm *localtime(const time_t *clock);

• 需要注意的是，上面几个函数的参数和以及返回值是不同的

 

 二.  函数代码

#include <stdio.h>

#include <time.h>

int main(void){
	time_t timep;
	struct tm *tblock;
	
    //函数 time 用于获取当前时间
	time(&timep);
    //函数 ctime 将时间转为字符串
	printf("ctime/timep is %s\n",ctime(&timep));
	//函数 gmtime 将时间转换为格林威治时间
	printf("asctime is %s\n",asctime(gmtime(&timep)));
	//函数 localtime 将时间转化为本地时间
	tblock = localtime(&timep);
    //函数 asctime 将时间转化为本地时间
	printf("localtime is :%s\n",asctime(tblock));
	printf("localtime is:%s\n",ctime(&timep));
	return 0;
}

编译运行测试

a)在 Ubuntu 系统下，如下图所示，进入前面实验创建的目录
“/home/linuxsystemcode/time”，将源码 exchangtime.c 拷贝进去，进入新建的文件夹time，如下图所示。

b)使用命令“arm-none-linux-gnueabi-gcc -o exchangtime exchangtime.c -static”编译 exchangtime 文件，如下图所示，使用命令“ls”可以看到生成了 exchangtime 可执行文件。

c)挂载并运行文件

如上图所示，打印出字符串形式的时间

 

第四:

实验-处理器性能的测试

测试性能以秒为单位明显不够，提高精度则需要本节介绍的函数。本节实验稍微修改一下就可以作为拿到任何开发板之后的测试例程。

 

高精度时间函数
• 高精度的设置时间函数和读取时间函数
• int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);
• int settimeofday(const struct timeval *tv, const struct timezone *tz);
– 参数tv：用于保存获取的时间
– 参数tz：可以缺省，传入NULL
– 上面的函数比time要高6个数量级，可以达到微妙，这个精度就可以粗略的计算代码执行时间了

 

实验代码

/*函数time头文件*/
#include<time.h>
/*函数gettimeofday和settimeofday的头文件*/
#include<sys/time.h>
#include<stdio.h>

void function() 
{ 
	 unsigned int i,j; 
	 double y; 
	 for(i=0;i<1000;i++) 
	 for(j=0;j<1000;j++) 
	 y=i/(j+1); //耗时操作
} 

main() 
{ 
	struct timeval tpstart,tpend; 
	float timeuse; 

	gettimeofday(&tpstart,NULL); //记录开始时间
	function();
	
	gettimeofday(&tpend,NULL); //记录结束时间
	
	timeuse = 1000000*(tpend.tv_sec-tpstart.tv_sec)+ 
	tpend.tv_usec-tpstart.tv_usec; //计算差值
	timeuse /= 1000000; 
	
	printf("Used Time:%f\n",timeuse); 
}

如上图代码所示。
通过 gettimeofday 获取两次当前时间，运行耗时函数之后计算差值，最后将耗时计算出来。

 

编译运行测试

a)在 Ubuntu 系统下，如下图所示，进入前面实验创建的目录
“/home/linuxsystemcode/time，将源码 precisiontime.c 拷贝进文件夹 time，如下图所示。

b)使用命令“arm-none-linux-gnueabi-gcc -o precisiontime precisiontime.c -static”
编译 precisiontime 文件，如下图所示，使用命令“ls”可以看到生成了 precisiontime 可执行文件。

c)挂载并运行文件

如上图所示，可以看到这个循环耗时为 0.246122 秒