Linux编程入门-时间

日历时间

时间分为真实时间和进程时间。真实时间分为日历时间和流逝（或挂钟）时间。日历时间的起点时某个标准点，这里是自Epoch以来的秒数。流逝时间的起点是进程生命周期内某个固定时点，如进程启动时。进程时间指一个进程使用的CPU时间总量。

gettimeofday/settimeofday/adjtime

gettimeofday获取日历时间。settimeofday立即修改系统时间。adjtime缓慢逐步调整系统时间，大约每2000秒变化1秒。

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#include <sys/time.h>
struct timeval {
    time_t      tv_sec;     /* seconds */
    suseconds_t tv_usec;    /* microseconds */
};
int gettimeofday(
    struct timeval *restrict tv,
    struct timezone *_Nullable restrict tz //废弃 置NULL
);
int settimeofday(
    const struct timeval *tv,
    const struct timezone *_Nullable tz //废弃 置NULL
);
int adjtime(
    const struct timeval *delta, //要调整的时间 正值拨快 负值减慢
    struct timeval *olddelta //函数返回时还未调整的时间
);

time

获取Epoch以来秒数，与gettimeofday返回的tv_sec数值相同，还可将Epoch以来秒数置为tloc参数所指位置。

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#include <time.h>
time_t time(
    time_t *_Nullable tloc
);

时间转换

ctime/asctime

ctime将time_t转为可打印格式，返回字符串如“Wed Jun 8 14:22:34 2011\n\x00”，其中自动对本地时区和DST设置加以考虑。返回的字符串由静态分配，下一次调用会覆盖，称为非重入。asctime返回格式与ctime相同，但不考虑本地时区，一般调用前搭配localtime或gmtime等。这两个函数的可重入版为ctime_r和asctime_r。

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char *ctime(
    const time_t *clock
);
char *ctime_r(
    const time_t *clock,
    char *buf
);
char *asctime(
    const struct tm *timeptr
);
char *asctime_r(
    const struct tm *restrict tm,
    char *restrict buf
);

gmtime/localtime/mktime

gmtime把time_t日历时间转为对应的UTC分解时间，localtime转为系统本地时间的分解时间。他们对应的可重入版为gmtime_r和localtime_r。mktime将本地时区分解时间转为time_t。

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struct tm {
    int         tm_sec;    /* Seconds          [0, 60] */
    int         tm_min;    /* Minutes          [0, 59] */
    int         tm_hour;   /* Hour             [0, 23] */
    int         tm_mday;   /* Day of the month [1, 31] */
    int         tm_mon;    /* Month            [0, 11]  (January = 0) */
    int         tm_year;   /* Year minus 1900 */
    int         tm_wday;   /* Day of the week  [0, 6]   (Sunday = 0) */
    int         tm_yday;   /* Day of the year  [0, 365] (Jan/01 = 0) */
    int         tm_isdst;  /* Daylight savings flag */
    long        tm_gmtoff; /* Seconds East of UTC */
    const char *tm_zone;   /* Timezone abbreviation */
};
struct tm *gmtime(
    const time_t *timer
);
struct tm *gmtime_r(
    const time_t *restrict timer,
    struct tm *restrict result
);
struct tm *localtime(
    const time_t *timer
);
struct tm *localtime_r(
    const time_t *restrict timer,
    struct tm *restrict result
);
time_t mktime(
    struct tm *timeptr
);

mktime忽略输入的tm_wday和tm_yday字段，超出数值范围的字段会自动更正。tm_isdst字段为0表示忽略夏令时，大于0夏令时生效，小于0自动判断。

strftime/strptime

strftime将分解时间转为打印格式，且提供生成字符串格式的控制。strptime是strftime的逆函数。

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size_t strftime(
    char *restrict s, //输出字符串 以null结尾 无换行符
    size_t maxsize, //最大长度
    const char *restrict format, //格式
    const struct tm *restrict timeptr
); //超长返回0
#define _XOPEN_SOURCE
char *strptime(
    const char *restrict s,
    const char *restrict format,
    struct tm *restrict tm
); //下一个未处理的字符的指针

时区

/usr/share/zoneinfo目录下每个文件包含一个地区的时区制度信息，如美国东部标准时间EST，欧洲中部时间CET，还可用子目录对某些时区进行分组。系统本地时间由时区文件/etc/localtime定义，链接到/usr/share/zoneinfo目录下的某个文件。

为某个程序指定时区时，可设置TZ环境变量，如：

bash
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TZ=":Pacific/Auckland"
TZ="CET-1:00:00CEST-2:00:00,M3.5.0,M10.5.0"
TZ=":Europe/Berlin"

地区

I18N术语意为国际化。地区信息在/usr/share/locale目录中，目录中每个子目录命名如下，language为双字母ISO语言代码，territory为双字母ISO国家代码，codest为字符编码集，modifier用于区分前几字段相同的情况。

plaintext
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language[_territory[.codeset]][@modifier]

每个子目录下还有些特殊文件，如：

文件名 用途
LC_CTYPE 字符分类与大小写转换
LC_COLLATE 字符集排序规则
LC_MONETARY 币值格式化规则
LC_NUMERIC 非币值数字的格式化规则
LC_TIME 日期时间格式化规则
LC_MESSAGE “是/否”的格式与数值规则

setlocale

设置或查询程序当前地区：

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#include <locale.h>
char *setlocale(
    int category, //要设置或查询地区的哪部分内容 值有上表文件名 LC_ALL为所有部分
    const char *locale //空字符串表示获取
);

上表各值还可直接设置到环境变量中，环境变量还有LANG字段可设置，这几者之间有优先级顺序。

软件时钟

时间相关的各种系统调用的精度受限于系统软件时钟的分辨率，度量单位是jiffies。jiffies大小是定义在内核源代码的常量Hz，是内核按照round-robin分时调度算法分配CPU进程的单位。软件时钟频率目前可设为100Hz、250Hz、1000Hz，分别对应jiffy值为10、4、1，默认250Hz。每个时钟中断会消耗CPU时间，不能任意提高时钟频率。此外还可设为300Hz，可被PAL制式（25帧/秒）和NTSC制式（30帧/秒）的视频帧速率整除。

进程时间

进程时间是进程创建或使用的CPU时间数量，分为用户CPU时间和系统CPU时间。用户CPU时间（或虚拟时间）为用户模式下执行所花费的时间，系统CPU时间为内核模式中执行所花费的时间。进程时间统计可用命令行工具time。

times

检索进程时间信息。tms_utime和tms_stime分别是用户和系统CPU时间，tms_cutime和tms_cstime是父进程执行了wait的所有已终止的子进程使用的CPU时间。clock_t是用时钟计时单元为单位度量时间的整型值，可用sysconf的_SC_CLK_TCK获得每秒包含的时钟计时单元数。

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struct tms {
    clock_t tms_utime;  /* user time */
    clock_t tms_stime;  /* system time */
    clock_t tms_cutime; /* user time of children */
    clock_t tms_cstime; /* system time of children */
};
clock_t times(
    struct tms *buf //返回
);

clock

获取进程时间，是用户和系统CPU时间的总和，单位是常量CLOCKS_PER_SEC。

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#include <time.h>
clock_t clock(void);