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時間差計算是計算機科學(xué)領(lǐng)域中非常常見的問題，主要應(yīng)用于需要精確計算一段時間的應(yīng)用程序，如計時器、調(diào)度器等等。在Linux下，時間差的計算需要使用一些系統(tǒng)級的工具，本文將會介紹如何使用C語言中的系統(tǒng)調(diào)用來計算時間差，以及如何提高計算的精度，以達到毫秒級別的精度需求。
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系統(tǒng)調(diào)用time()和gettimeofday()
C語言中通常使用系統(tǒng)調(diào)用來獲取當前的時間戳，常用的有time()和gettimeofday()兩種函數(shù)。
time()函數(shù)獲取的時間戳表示自1970年1月1日00:00:00 UTC以來的秒數(shù)，類型為time_t。以下是使用time()函數(shù)獲取當前時間戳的示例代碼：
“`
#include
#include
int mn() {
time_t t;
time(&t);
printf(“time stamp: %ld\n”, t);
return 0;
}
“`
gettimeofday()函數(shù)獲取的時間戳精度更高，可以表示微秒級別的時間戳，類型為struct timeval。以下是使用gettimeofday()函數(shù)獲取當前時間戳的示例代碼：
“`
#include
#include
int mn() {
struct timeval tv;
gettimeofday(&tv, NULL);
printf(“time stamp: %ld.%06ld\n”, tv.tv_sec, tv.tv_usec);
return 0;
}
“`
以上兩個函數(shù)都可以用于計算時間差，具體方法如下。
計算時間差
計算時間差的基本思路是先獲取開始的時間戳，然后獲取結(jié)束的時間戳，做差求得時間差。
以下是使用time()函數(shù)計算時間差的示例代碼：
“`
#include
#include
int mn() {
time_t t1, t2;
time(&t1);
// do some job
time(&t2);
printf(“time diff in seconds: %ld\n”, t2 – t1);
return 0;
}
“`
以下是使用gettimeofday()函數(shù)計算時間差的示例代碼：
“`
#include
#include
int mn() {
struct timeval tv1, tv2, diff;
gettimeofday(&tv1, NULL);
// do some job
gettimeofday(&tv2, NULL);
timersub(&tv2, &tv1, &diff);
printf(“time diff in seconds: %ld.%06ld\n”, diff.tv_sec, diff.tv_usec);
return 0;
}
“`
在以上的示例代碼中，使用了timersub()函數(shù)來計算時間差。timersub()函數(shù)是gettimeofday()函數(shù)的一個補充函數(shù)，定義在sys/time.h中，函數(shù)原型如下：
“`
void timersub(struct timeval *tvp, struct timeval *uvp, struct timeval *rvp);
“`
其中，tvp和uvp分別是要計算的時間戳，rvp是計算結(jié)果，表示tvp-uvp。
提高計算精度
在以上示例代碼中，計算時間差的精度只能達到秒級別，對于需要毫秒級別精度的需求則無法滿足。但是，通過一些簡單的改進，就可以提高計算的精度，達到毫秒級別的精度。
提高計算精度的方法有兩種：一種是使用更高精度的時間戳，另一種是使用更高精度的計算方法。
使用更高精度的時間戳
gettimeofday()函數(shù)可以獲取微秒級別的時間戳，但是這一精度仍然不足以滿足毫秒級別的精度需求。可以使用clock_gettime()函數(shù)來獲取更高精度的時間戳。clock_gettime()函數(shù)在Linux 2.6以上版本中才被引入，用于獲取納秒級別的時間戳，類型為struct timespec，以下是一個示例：
“`
#include
#include
int mn() {
struct timespec ts;
clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts);
printf(“time stamp: %ld.%09ld\n”, ts.tv_sec, ts.tv_nsec);
return 0;
}
“`
其中，CLOCK_MONOTONIC是一個宏定義，表示獲取系統(tǒng)運行時間的時間戳，在多處理器系統(tǒng)下保證單調(diào)遞增。在Linux 2.6.28及以后版本中，CLOCK_MONOTONIC_RAW也被引入，該宏定義表示獲取硬件上的單調(diào)遞增時間戳，比CLOCK_MONOTONIC更準確。
使用更高精度的計算方法
在以上示例代碼中，使用timersub()函數(shù)計算時間差，但這一方法只能獲得微秒級別的精度，無法滿足毫秒級別的需求?？梢允褂胐ouble類型的浮點數(shù)來存儲時間戳，然后進行簡單的數(shù)學(xué)計算即可得到毫秒級別的時間差。
以下是使用double類型的時間戳計算毫秒級別時間差的示例代碼：
“`
#include
#include
double getCurrentTimestamp() {
struct timespec ts;
clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts);
return ts.tv_sec + ts.tv_nsec / 1e9;
}
int mn() {
double t1, t2, diff;
t1 = getCurrentTimestamp();
// do some job
t2 = getCurrentTimestamp();
diff = (t2 – t1) * 1e3;
printf(“time diff in milliseconds: %f\n”, diff);
return 0;
}
“`
在以上示例代碼中，定義了一個getCurrentTimestamp()函數(shù)來獲取當前時間戳（以double類型的浮點數(shù)表示），然后將兩個時間戳相減，乘以1e3即可得到毫秒級別的時間差。這種方法可以提高計算的精度，但是可能會帶來一些性能開銷。
結(jié)語
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linux內(nèi)核獲取時間問題
1 tv_usec是微秒,變小是因為秒進位了,你要同時把秒輸出就能看出來了
2 有個常量HZ 它和jiffies是互為倒數(shù). 以前一直是100, 也就是1秒100下,就是1個j=10毫秒
如今也有更快的,比如1000.但是在用戶空間,一直是100.
所以jiffies非常快,會容易溢出, 例如一個無符號整形存儲秒,那么69年左右會溢出
毫秒的話要除1000, 不到一個月就溢出了.而電腦的運行時間是完全可以達到這么久不重啟的.
jiffies_64就不用擔心這個問題了.
3可參加linux/time.h中提供的api,精確到微秒
C語言怎樣提取系統(tǒng)時間且將其用于求時間差運算
1.一個最簡單易用的時鐘程序，調(diào)用系統(tǒng)處理器時間，實現(xiàn)年月日，星期的輸出
#include
#include
#include
void main()
{
time_t t;
while(1)//實現(xiàn)循環(huán)，不斷調(diào)用系統(tǒng)時間
{
time(&t);
couttm_hour);
local=gmtime(&t);
printf(“UTC hour is: %d＼n”,local->tm_hour);
return 0;
}
運行結(jié)果是：
Local hour is: 15
UTC hour is: 7
4.3 固定的時間格式
我們能通過asctime()函數(shù)和ctime()函數(shù)將時間以固定的格式顯示出來，兩者的返回值都是char*型的字符串。返回的時間格式為：
星期幾月份日期時:分:秒年＼n＼0
例如：Wed Jan 02 02:03:＼n＼0
其中＼n是個換行符，＼0是個空字符，表示字符串結(jié)束。下面是兩個函數(shù)的原型：
char * asctime(const struct tm * timeptr);
char * ctime(const time_t *timer);
其
中asctime()函數(shù)是通過tm結(jié)構(gòu)來生成具有固定格式的保存時間信息的字符串，而ctime()是通過日歷時間來生成時間字符串。這樣的話，
asctime（）函數(shù)只是把tm結(jié)構(gòu)對象中的各個域填到時間字符串的相應(yīng)位置就行了，而ctime（）函數(shù)需要先參照本地的時間設(shè)置，把日歷時間轉(zhuǎn)化為
本地時間，然后再生成格式化后的字符串。在下面，如果t是個非空的time_t變量的話，那么：
printf(ctime(&t));
等價于：
struct tm *ptr;
ptr=localtime(&t);
printf(asctime(ptr));
那么，下面這個程式的兩條printf語句輸出的結(jié)果就是不同的了（除非你將本地時區(qū)設(shè)為世界標準時間所在的時區(qū)）：
#include “time.h”
#include “stdio.h”
int main(void)
{
struct tm *ptr;
time_t lt;
lt =time(NUL);
ptr=gmtime(
#include
void main( void )
{
struct tm *newtime;
char tmpbuf;
time_t lt1;
time(
newtime=localtime(
strftime( tmpbuf, 128, “Today is %A, day %d of %B in the year %Y.＼n”, newtime);
printf(tmpbuf);
}
運行結(jié)果：
Today is Saturday, day 30 of July in the year 2023.
4.4計算持續(xù)時間的長度
有時候在實際應(yīng)用中要計算一個事件持續(xù)的時間長度，比如計算打字速度。在第1節(jié)計時部分中，我已用clock函數(shù)舉了一個例子。Clock()函數(shù)能精確到毫秒級。同時，我們也能使用difftime()函數(shù)，但他只能精確到秒。該函數(shù)的定義如下：
double difftime(time_t time1, time_t time0);
雖然該函數(shù)返回的以秒計算的時間間隔是double類型的，但這并不說明該時間具有同double相同的精確度，這是由他的參數(shù)覺得的（time_t是以秒為單位計算的）。比如下面一段程式：
#include “time.h”
#include “stdio.h”
#include “stdlib.h”
int main(void)
{
time_t start,end;
start = time(NUL);
system(“pause”);
end = time(NUL);
printf(“The pause used %f seconds.＼n”,difftime(end,start));//
system(“pause”);
return 0;
}
運行結(jié)果為：
請按任意鍵繼續(xù). . .
The pause used 2.seconds.
請按任意鍵繼續(xù). . .
能想像，暫停的時間并不那么巧是整整2秒鐘。其實，你將上面程式的帶有“//
printf(“The pause used %f seconds.＼n”,end-start);
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當前標題：C語言中Linux計算時間差毫秒精度探究(clinux時間差毫秒)
文章來源：http://m.fisionsoft.com.cn/article/cdhdgdh.html
