struct timeval 结构体使用浅析

本文详细介绍了struct timeval的时间结构体,包括其在Linux系统中的定义位置、具体字段含义以及相关的宏定义等关键技术细节。

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时间结构体struct timeval的使用

#include <sys/time.h>

头文件的位置在:/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/time.h。事实上,该文件只是引入了#include <bits/types/struct_timeval.h>,并未定义结构体。

(1)struct timeval结构体定义
/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/types/struct_timeval.h

#include <bits/types.h>

/* A time value that is accurate to the nearest
   microsecond but also has a range of years.  */
struct timeval
{
  __time_t tv_sec;              /* Seconds.  */
  __suseconds_t tv_usec;        /* Microseconds.  */
};

(2)__time_t__suseconds_t宏定义
/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/types.h

#define __SLONGWORD_TYPE        long int
#define __ULONGWORD_TYPE        unsigned long int
/* quad_t is also 64 bits.  */
#if __WORDSIZE == 64
typedef long int __quad_t;
typedef unsigned long int __u_quad_t;
#else
__extension__ typedef long long int __quad_t;
__extension__ typedef unsigned long long int __u_quad_t;
#endif

#if __WORDSIZE == 32
# define __SQUAD_TYPE           __quad_t
# define __UQUAD_TYPE           __u_quad_t
/* We want __extension__ before typedef's that use nonstandard base types
   such as `long long' in C89 mode.  */
# define __STD_TYPE             __extension__ typedef
#elif __WORDSIZE == 64
# define __SQUAD_TYPE           long int
# define __UQUAD_TYPE           unsigned long int
/* No need to mark the typedef with __extension__.   */
# define __STD_TYPE             typedef
#else
# error
#endif
#include <bits/typesizes.h>     /* Defines __*_T_TYPE macros.  */

__STD_TYPE __TIME_T_TYPE __time_t;      /* Seconds since the Epoch.  */
__STD_TYPE __SUSECONDS_T_TYPE __suseconds_t; /* Signed count of microseconds.  */

gcc标准C语言进行了扩展,但用到这些扩展功能时,编译器会提出警告,使用__extension__关键字会告诉gcc不要提出警告。

(3)__TIME_T_TYPE__SUSECONDS_T_TYPE宏定义
/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/typesizes.h

#ifndef _BITS_TYPES_H
# error "Never include <bits/typesizes.h> directly; use <sys/types.h> instead."
#endif

/* See <bits/types.h> for the meaning of these macros.  This file exists so
   that <bits/types.h> need not vary across different GNU platforms.  */

/* X32 kernel interface is 64-bit.  */
#if defined __x86_64__ && defined __ILP32__
# define __SYSCALL_SLONG_TYPE   __SQUAD_TYPE
# define __SYSCALL_ULONG_TYPE   __UQUAD_TYPE
#else
# define __SYSCALL_SLONG_TYPE   __SLONGWORD_TYPE
# define __SYSCALL_ULONG_TYPE   __ULONGWORD_TYPE
#endif

#define __TIME_T_TYPE           __SYSCALL_SLONG_TYPE
#define __SUSECONDS_T_TYPE      __SYSCALL_SLONG_TYPE

#error命令是C/C++语言的预处理命令之一,当预处理器预处理到#error命令时将停止编译并输出用户自定义的错误消息。

(187条消息) struct timeval 结构体使用浅析_123Tansuozhe的博客-优快云博客

<think>我们正在解析structtimeval结构体。根据引用[1]和引用[3]提供的定义,struct timeval包含两个成员: -tv_sec:表示秒数,类型为__time_t(通常是一个长整型,表示自1970-01-0100:00:00 +0000(UTC)以来的秒数)。 -tv_usec:表示微秒数,类型为__suseconds_t(通常也是一个长整型,表示额外的微秒数,范围在0到999999之间)。这个结构体的主要用途是表示一个精确的时间点(时间戳)或者一个时间间隔(持续时间),精度达到微秒级。在系统编程中,structtimeval常用于:1.获取当前时间(例如,使用gettimeofday系统调用)。2.设置超时(例如,在套接字编程中,select系统调用使用struct timeval来指定超时时间)。3.测量时间间隔(例如,计算两个时间点之间的差值)。 例如,在引用[2]中,我们看到一个结构体(可能是套接字相关的结构体)中包含一个`stamp`字段,其类型就是`struct timeval`,用于记录时间戳。在引用[3]中,它被用于输入事件的时间戳。 下面我们详细解释每个成员:- `tv_sec`:存储整秒数。它是时间的主要部分,通常表示从Epoch(1970年1月1日00:00:00UTC)开始经过的秒数(但也可以表示其他参考点,或者表示一个时间间隔的秒数部分)。- `tv_usec`:存储微秒数。它是秒的补充,表示不足一秒的部分,范围是0到999999微秒(即1秒=1000000微秒)。注意:在计算时间差时,我们通常先计算两个时间点的tv_sec的差,再计算tv_usec的差,然后调整进位(如果被减数的tv_usec小于减数的tv_usec,则需要从tv_sec借1秒,即加上1000000微秒,然后tv_sec减去1)。示例代码(计算两个时间点的差值):```c#include<sys/time.h> #include<stdio.h>//计算时间差:end- start,结果存在diff中void timeval_subtract(structtimeval*result, structtimeval*end, structtimeval*start) {result->tv_sec= end->tv_sec- start->tv_sec;result->tv_usec =end->tv_usec -start->tv_usec;//如果微秒部分为负数,则从秒部分借1if(result->tv_usec<0){result->tv_sec--;result->tv_usec+=1000000;}} intmain(){struct timeval start, end, diff;//假设我们获取了两个时间点gettimeofday(&start, NULL);//执行一些操作...gettimeofday(&end,NULL);timeval_subtract(&diff, &end,&start);printf("耗时:%ld秒%ld微秒\n", diff.tv_sec,diff.tv_usec);return0; }``` 另外,需要注意的是,在Linux系统中,`gettimeofday`函数已经被标记为过时(obsolete),推荐使用`clock_gettime`函数(使用`CLOCK_REALTIME`时钟)代替,后者使用`struct timespec`(提供纳秒精度)。但在很多现有代码中,仍然可以看到`struct timeval`的使用。总结:- `struct timeval`是一个用于表示时间(时间戳或时间间隔)的结构体,精度为微秒。 -包含两个成员:`tv_sec`(秒)和`tv_usec`(微秒)。 -常用于系统调用(如`select`、`gettimeofday`)以及时间计算。 §§相关问题§§1. `struct timeval`和`struct timespec`有什么区别?2.在哪些系统调用中会使用`structtimeval`?3.如何安全地比较两个`struct timeval`表示的时间?4.为什么`gettimeofday`被标记为过时?替代方案是什么?</think>### struct timeval 结构体详解 `struct timeval` 是 Unix/Linux 系统中用于**精确时间表示**的核心数据结构,可表示时间戳或时间间隔,精度达到微秒级(百万分之一秒)。其定义如下(基于引用[1][^1]和引用[3][^3]): ```c struct timeval { __time_t tv_sec; /* 秒数 */ __suseconds_t tv_usec; /* 微秒数 */ }; ``` #### 成员变量详解 | 成员变量 | 数据类型 | 说明 | |----------|------------------|----------------------------------------------------------------------| | `tv_sec` | `__time_t` | 整秒数部分(通常表示自1970-01-01 00:00:00 UTC以来的秒数,即Epoch时间) | | `tv_usec`| `__suseconds_t` | 微秒部分(范围:0 ~ 999,999,补充不足1秒的时间) | > **注意**:`__time_t` 和 `__suseconds_t` 通常是 `long int` 类型的别名,具体由系统架构决定。 #### 主要用途 1. **时间戳记录** 精确记录事件发生时间(如引用[2][^2]中网络数据包的`stamp`字段): ```c struct sock { struct timeval stamp; // 记录数据包到达时间戳 }; ``` 2. **超时控制** 在 I/O 多路复用(如 `select()`)中设置等待时间: ```c fd_set read_fds; struct timeval timeout; timeout.tv_sec = 5; // 等待5秒 timeout.tv_usec = 0; // 0微秒 select(nfds, &read_fds, NULL, NULL, &timeout); ``` 3. **时间间隔测量** 计算代码执行耗时(精度微秒): ```c struct timeval start, end; gettimeofday(&start, NULL); // 记录开始时间 // 执行待测代码... gettimeofday(&end, NULL); // 记录结束时间 long elapsed = (end.tv_sec - start.tv_sec) * 1000000 + (end.tv_usec - start.tv_usec); // 计算微秒耗时 ``` 4. **定时器操作** 内核定时器(如引用[2][^2])和用户空间定时任务的基础时间单位。 #### 关键特性 - **时间范围**:`tv_sec` 可表示约 2920 亿年(64位系统),远超实际需求。 - **精度优势**:相比 `time_t`(秒级精度),微秒级精度适合高性能场景(如网络延迟测量)。 - **存储效率**:仅 8~16 字节(32/64位系统),远小于更高精度的 `struct timespec`(纳秒级)。 > **兼容性说明**:现代 Linux 系统更推荐使用 `clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts)`(返回 `struct timespec`),但 `gettimeofday()` 和 `struct timeval` 仍广泛用于兼容旧代码[^4]。 ---
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