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Linux下的时间 (东拼西凑, 不算原创)

1、Linux下的时间
        1.1、Linux下的时间系统
        1.2、Linux下与时间有关的数据结构

2、获得当前时间

3、延时

4、定时器
        4.1、alarm
        4.2、setitimer

1、Linux下的时间
1.1、Linux下的时间系统
        UNIX及Linux的时间系统是由"新纪元时间"Epoch(传说中的标志Unix时代开端的那个拂晓)开始计算起，单位为秒，Epoch则是指定为1970年一月一日凌晨零点零分零秒，格林威治时间。
        目前大部份的UNIX系统都是用32位来记录时间，正值表示为1970以後，负值则表示1970年以前。我们可以很简单地计算出其时间范围：

2^31/86400(s) = 24855.13481(天) ~ 68.0958(年)

1970+68.0958 = 2038.0958
1970-68.0958 = 1901.9042

时间范围为[1901.9042,2038.0958]。

        准确的时间为2038年一月十八日星期一晚上十点十四分七秒。那一刻，时间将会转为负数，变成1901年十二月十三日黑色星期五下午三点四十五分五十二秒，这就是所谓的UNIX 2038 BUG，或者您也可戏称为Jason hatchet bug。在大部份的UNIX上，并没有所谓Y2K问题，不过都有2038年问题。

1.2、Linux下与时间有关的数据结构

struct timeval {
    int tv_sec;
    int tv_usec;
};
其中tv_sec是由凌晨开始算起的秒数，tv_usec则是微秒(10E-6 second)。

struct timezone {
    int tv_minuteswest;
    int tv_dsttime;
};
tv_minuteswest是格林威治时间往西方的时差，tv_dsttime则是时间的修正方式。

struct timespec
{
    long int tv_sec;
    long int tv_nsec;
};
tv_nsec是nano second(10E-9 second)。

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;
};
tm_sec表「秒」数，在[0,61]之间，多出来的两秒是用来处理跳秒问题用的。
tm_min表「分」数，在[0,59]之间。
tm_hour表「时」数，在[0,23]之间。
tm_mday表「本月第几日」，在[1,31]之间。
tm_mon表「本年第几月」，在[0,11]之间。
tm_year要加1900表示那一年。
tm_wday表「本第几日」，在[0,6]之间。
tm_yday表「本年第几日」，在[0,365]之间，闰年有366日。
tm_isdst表是否为「日光节约时间」。

struct  itimerval {
  struct  timeval it_interval;
  struct  timeval it_value;
};
it_interval成员表示间隔计数器的初始值，而it_value成员表示间隔计数器的当前值。

2、获得当前时间
        在所有的UNIX下，都有个time()的函数
time_t time(time_t *t);
这个函数会传回从epoch开始计算起的秒数，如果t是non-null，它将会把时间值填入t中。

        对某些需要较高精准度的需求，Linux提供了gettimeofday()。
int gettimeofday(struct timeval * tv,struct timezone *tz);
int settimeofday(const struct timeval * tv,const struct timezone *tz);

struct tm格式时间函数

struct tm * gmtime(const time_t * t);
转换成格林威治时间。有时称为GMT或UTC。

struct tm * localtime(const time_t *t);
转换成本地时间。它可以透过修改TZ环境变数来在一台机器中，不同使用者表示不同时间。

time_t mktime(struct tm *tp);
转换tm成为time_t格式，使用本地时间。

tme_t timegm(strut tm *tp);
转换tm成为time_t格式，使用UTC时间。

double difftime(time_t t2,time_t t1);
计算秒差。

文字时间格式函数

char * asctime(struct tm *tp);
char * ctime(struct tm *tp);
这两个函数都转换时间格式为标准UNIX时间格式。
Mon May 3 08:23:35 1999

ctime一率使用当地时间，asctime则用tm结构内的timezone资讯来表示。

size_t strftime(char *str,size_t max,char *fmt,struct tm *tp);
strftime有点像sprintf，其格式由fmt来指定。

%a : 本第几天名称，缩写。
%A : 本第几天名称，全称。
%b : 月份名称，缩写。
%B : 月份名称，全称。
%c : 与ctime/asctime格式相同。
%d : 本月第几日名称，由零算起。
%H : 当天第几个小时，24小时制，由零算起。
%I : 当天第几个小时，12小时制，由零算起。
%j : 当年第几天，由零算起。
%m : 当年第几月，由零算起。
%M : 该小时的第几分，由零算起。
%p : AM或PM。
%S : 该分钟的第几秒，由零算起。
%U : 当年第几，由第一个日开始计算。
%W : 当年第几，由第一个一开始计算。
%w : 当第几日，由零算起。
%x : 当地日期。
%X : 当地时间。
%y : 两位数的年份。
%Y : 四位数的年份。
%Z : 时区名称的缩写。
%% : %符号。

char * strptime(char *s,char *fmt,struct tm *tp);
如同scanf一样，解译字串成为tm格式。

%h : 与%b及%B同。
%c : 读取%x及%X格式。
%C : 读取%C格式。
%e : 与%d同。
%D : 读取%m/%d/%y格式。
%k : 与%H同。
%l : 与%I同。
%r : 读取"%I:%M:%S %p"格式。
%R : 读取"%H:%M"格式。
%T : 读取"%H:%M:%S"格式。
%y : 读取两位数年份。
%Y : 读取四位数年份。

        下面举一个小例子，说明如何获得系统当前时间：
    time_t now;
    struct tm  *timenow;
    char strtemp[255];

    time(&now);
    timenow = localtime(&now);
    printf("recent time is : %s \n", asctime(timenow));

3、延时
        延时可以采用如下函数：
unsigned int sleep(unsigned int seconds);
sleep()会使目前程式陷入「冬眠」seconds秒，除非收到「不可抵」的信号。
如果sleep()没睡饱，它将会返回还需要补眠的时间，否则一般返回零。

void usleep(unsigned long usec);
usleep与sleep()类同，不同之处在於秒的单位为10E-6秒。

int select(0,NULL,NULL,NULL,struct timeval *tv);
可以利用select的实作sleep()的功能，它将不会等待任何事件发生。

int nanosleep(struct timespec *req,struct timespec *rem);
nanosleep会沉睡req所指定的时间，若rem为non-null，而且没睡饱，将会把要补眠的时间放在rem上。

4、定时器
4.1、alarm
        如果不要求很精确的话，用 alarm() 和 signal() 就够了
    unsigned int alarm(unsigned int seconds)
    专门为SIGALRM信号而设，在指定的时间seconds秒后，将向进程本身发送SIGALRM信号，又称为闹钟时间。进程调用alarm后，任何以前的alarm()调用都将无效。如果参数seconds为零，那么进程内将不再包含任何闹钟时间。如果调用alarm（）前，进程中已经设置了闹钟时间，则返回上一个闹钟时间的剩余时间，否则返回0。

        示例：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>

void sigalrm_fn(int sig)
{
        /* Do something */
        printf("alarm!\n");

        alarm(2);
        return;
}

int main(void)
{
        signal(SIGALRM, sigalrm_fn);
        alarm(2);

        /* Do someting */
        while(1) pause();
}

4.2、setitimer
int setitimer(int which, const struct itimerval *value, struct itimerval *ovalue));
setitimer()比alarm功能强大，支持3种类型的定时器：

ITIMER_REAL :  以系统真实的时间来计算，它送出SIGALRM信号。
ITIMER_VIRTUAL :  以该行程真正有执行的时间来计算，它送出SIGVTALRM信号。
ITIMER_PROF :  以行程真正有执行及在核心中所费的时间来计算，它送出SIGPROF信号。
Setitimer()第一个参数which指定定时器类型（上面三种之一）；第二个参数是结构itimerval的一个实例；第三个参数可不做处理。
Setitimer()调用成功返回0，否则返回-1。

    下面是关于setitimer调用的一个简单示范，在该例子中，每隔一秒发出一个SIGALRM，每隔0.5秒发出一个SIGVTALRM信号：：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <time.h>
#include <sys/time.h>

int sec;
void sigroutine(int signo){

    switch (signo){
    case SIGALRM:
        printf("Catch a signal -- SIGALRM \n");
        signal(SIGALRM, sigroutine);
        break;
    case SIGVTALRM:
        printf("Catch a signal -- SIGVTALRM \n");
        signal(SIGVTALRM, sigroutine);
        break;
    }
    return;
}

int main()
{
    struct itimerval value, ovalue, value2;

    sec = 5;
    printf("process id is %d ", getpid());
    signal(SIGALRM, sigroutine);
    signal(SIGVTALRM, sigroutine);
    value.it_value.tv_sec = 1;
    value.it_value.tv_usec = 0;
    value.it_interval.tv_sec = 1;
    value.it_interval.tv_usec = 0;
    setitimer(ITIMER_REAL, &value, &ovalue);

    value2.it_value.tv_sec = 0;
    value2.it_value.tv_usec = 500000;
    value2.it_interval.tv_sec = 0;
    value2.it_interval.tv_usec = 500000;
    setitimer(ITIMER_VIRTUAL, &value2, &ovalue);
    for(;;)
        ;
}

　该例子的屏幕拷贝如下：

　localhost:~$ ./timer_test
　process id is 579
　Catch a signal – SIGVTALRM
　Catch a signal – SIGALRM
　Catch a signal – SIGVTALRM
　Catch a signal – SIGVTALRM
　Catch a signal – SIGALRM
　Catch a signal –GVTALRM

        注意：Linux信号机制基本上是从Unix系统中继承过来的。早期Unix系统中的信号机制比较简单和原始，后来在实践中暴露出一些问题，因此，把那些建立在早期机制上的信号叫做"不可靠信号"，信号值小于SIGRTMIN(Red hat 7.2中，SIGRTMIN=32，SIGRTMAX=63)的信号都是不可靠信号。这就是"不可靠信号"的来源。它的主要问题是：进程每次处理信号后，就将对信号的响应设置为默认动作。在某些情况下，将导致对信号的错误处理；因此，用户如果不希望这样的操作，那么就要在信号处理函数结尾再一次调用signal()，重新安装该信号。

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