C语言的时间函数
2011-12-19 17:45
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http://blog.fjut.com.cn/user1/wang/archives/2006/2.html windows和linux下的时间函数是有点差别的,在这些资料中都没有区别开,这里分开讨论。 通用的:clock_t和clock() clock_t和clock()在两个平台下都能用,使用它们可以计算程序使用的cpu时间,不过windows和linux返回的时间单位不一样,一个是毫秒,一个是微秒。使用他们需要包含<time.h> 示例程序如下: #i nclude <time.h> #i nclude <stdio.h> #i nclude <iostream> using namespace std; int main() { clock_t t; double beginning_time, finish_time; int i, j, k; double sum=0,avg=0,times=10; for(int a=0;a<times;a++) { t = clock(); if ((clock_t)-1 == t) return -1; /* 调用失败,退出 */ beginning_time = (double)t /1000; /* 转换成秒 */ for (i = 0; i < 500; i++) for (j = 0; j < 500; j++) for (k = 0; k < 500; k++) ; /* 什么也不做 */ t = clock(); if ((clock_t)-1 == t) return -1; /* 调用失败,退出 */ finish_time = (double)t /1000; /* 转换成秒 */ sum=sum + finish_time - beginning_time; printf("loop spends %g seconds\n", finish_time - beginning_time); } avg=sum/times; cout<<avg<<endl; return 0; } windows: timeGetTime(void) 在windows平台下可以使用多媒体定时器函数DWORD timeGetTime(void),该函数定时精度为ms级,返回从Windows启动开始经过的毫秒数。 调用DWORD timeGetTime(void)函数之前必须将 Winmm.lib 和 Mmsystem.h 添加到工程中,否则在编译时提示DWORD timeGetTime(void)函数未定义。 另外:在引用2中还说到:由于使用该函数是通过查询的方式进行定时控制的,所以,应该建立定时循环来进行定时事件的控制。 示例程序如下: #i nclude <stdio.h> #i nclude <time.h> #i nclude <iostream> #i nclude <wtypes.h> #i nclude <Mmsystem.h> using namespace std; int main() { DWORD t1,t2; t1=timeGetTime(); Sleep(1000); t2=timeGetTime(); printf("begin:%ld\n",t1); //%ld 用长整型数输出 printf("end: %ld\n",t2); printf("lasting:%ld\n",t2-t1); //CTime t = CTime::GetCurrentTime(); return 0; } linux: int gettimeofday ( struct timeval * tv , struct timezone * tz ) 使用gettimeofday(),需要包含<sys/time.h>,它会在timeval中返回从1970年1月1日0时0分0秒算起至今所经过的秒数和微秒数,因此理论上结果可以精确到微秒。 使用的时候,在函数开始之前和结束之后取timeval的值,相减就能得出函数使用的时间。 timeval结构定义为: struct timeval{ long tv_sec; /*秒*/ long tv_usec; /*微秒*/ }; gettimeofday()的其他资料,可以参考引用1。 示例程序如下: #i nclude <stdio.h> #i nclude <sys/time.h> int main() { struct timeval tv; struct timezone tz; gettimeofday (&tv , &tz); printf("tv_sec; %d\n", tv.tv_sec) ; printf("tv_usec; %d\n",tv.tv_usec); printf("tz_minuteswest; %d\n", tz.tz_minuteswest); printf("tz_dsttime, %d\n",tz.tz_dsttime); // int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz); return 0; } 这里只是讲到取系统时间和计算的问题,至于毫秒级的延时问题,下次再讨论。 下面把引用1和引用2摘下来: 引用1: C语言的标准库函数包括一系列日期和时间处理函数,它们都在头文件中说明。下面列出了这些函数。在头文件中定义了三种类型:time_t,struct tm和clock_t。 在中说明的C语言时间函数 time_t time(time_t *timer); double difftime(time_t time1,time_t time2); struct tm *gmtime(const time_t *timer); struct tm *localtime(const time_t *timer); char *asctime(const struct tm *timeptr); char *ctime(const time_t *timer); size_t strftime(char *s,size_t maxsize,const char *format,const struct tm *timeptr); time_t mktime(struct tm *timeptr); clock_t clock(void); 下面是我从网上收集到的时间函数集 asctime(将时间和日期以字符串格式表示) 相关函数 time,ctime,gmtime,localtime 表头文件 #i nclude 定义函数 char * asctime(const struct tm * timeptr); 函数说明 asctime()将参数timeptr所指的tm结构中的信息转换成真实世界所使用的时间日期表示方法,然后将结果以字符串形态返回。此函数已经由时区转换成当地时间,字符串格式为:"Wed Jun 30 21:49:08 1993\n" 返回值 若再调用相关的时间日期函数,此字符串可能会被破坏。此函数与ctime不同处在于传入的参数是不同的结构。 附加说明 返回一字符串表示目前当地的时间日期。 范例 #i nclude main() { time_t timep; time (&timep); printf("%s",asctime(gmtime(&timep))); } 执行 Sat Oct 28 02:10:06 2000 ctime(将时间和日期以字符串格式表示) 相关函数 time,asctime,gmtime,localtime 表头文件 #i nclude 定义函数 char *ctime(const time_t *timep); 函数说明 ctime ()将参数timep所指的time_t结构中的信息转换成真实世界所使用的时间日期表示方法,然后将结果以字符串形态返回。此函数已经由时区转换成当地时间,字符串格式为"Wed Jun 30 21 :49 :08 1993\n"。若再调用相关的时间日期函数,此字符串可能会被破坏。 返回值 返回一字符串表示目前当地的时间日期。 范例 #i nclude main() { time_t timep; time (&timep); printf("%s",ctime(&timep)); } 执行 Sat Oct 28 10 : 12 : 05 2000 gettimeofday(取得目前的时间) 相关函数 time,ctime,ftime,settimeofday 表头文件 #i nclude #i nclude 定义函数 int gettimeofday ( struct timeval * tv , struct timezone * tz ) 函数说明 gettimeofday()会把目前的时间有tv所指的结构返回,当地时区的信息则放到tz所指的结构中。 timeval结构定义为: struct timeval{ long tv_sec; /*秒*/ long tv_usec; /*微秒*/ }; timezone 结构定义为: struct timezone{ int tz_minuteswest; /*和Greenwich 时间差了多少分钟*/ int tz_dsttime; /*日光节约时间的状态*/ }; 上述两个结构都定义在/usr/include/sys/time.h。tz_dsttime 所代表的状态如下 DST_NONE /*不使用*/ DST_USA /*美国*/ DST_AUST /*澳洲*/ DST_WET /*西欧*/ DST_MET /*中欧*/ DST_EET /*东欧*/ DST_CAN /*加拿大*/ DST_GB /*大不列颠*/ DST_RUM /*罗马尼亚*/ DST_TUR /*土耳其*/ DST_AUSTALT /*澳洲(1986年以后)*/ 返回值 成功则返回0,失败返回-1,错误代码存于errno。附加说明EFAULT指针tv和tz所指的内存空间超出存取权限。 范例 #i nclude #i nclude main(){ struct timeval tv; struct timezone tz; gettimeofday (&tv , &tz); printf("tv_sec; %d\n", tv,.tv_sec) ; printf("tv_usec; %d\n",tv.tv_usec); printf("tz_minuteswest; %d\n", tz.tz_minuteswest); printf("tz_dsttime, %d\n",tz.tz_dsttime); } 执行 tv_sec: 974857339 tv_usec:136996 tz_minuteswest:-540 tz_dsttime:0 gmtime(取得目前时间和日期) 相关函数 time,asctime,ctime,localtime 表头文件 #i nclude 定义函数 struct tm*gmtime(const time_t*timep); 函数说明 gmtime()将参数timep 所指的time_t 结构中的信息转换成真实世界所使用的时间日期表示方法,然后将结果由结构tm返回。 结构tm的定义为 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; }; int tm_sec 代表目前秒数,正常范围为0-59,但允许至61秒 int tm_min 代表目前分数,范围0-59 int tm_hour 从午夜算起的时数,范围为0-23 int tm_mday 目前月份的日数,范围01-31 int tm_mon 代表目前月份,从一月算起,范围从0-11 int tm_year 从1900 年算起至今的年数 int tm_wday 一星期的日数,从星期一算起,范围为0-6 int tm_yday 从今年1月1日算起至今的天数,范围为0-365 int tm_isdst 日光节约时间的旗标 此函数返回的时间日期未经时区转换,而是UTC时间。 返回值 返回结构tm代表目前UTC 时间 范例 #i nclude main(){ char *wday[]={"Sun","Mon","Tue","Wed","Thu","Fri","Sat"}; time_t timep; struct tm *p; time(&timep); p=gmtime(&timep); printf("%d%d%d",(1900+p->tm_year), (1+p->tm_mon),p->tm_mday); printf("%s%d;%d;%d\n", wday[p->tm_wday], p->tm_hour, p->tm_min, p->tm_sec); } 执行 2000/10/28 Sat 8:15:38 localtime(取得当地目前时间和日期) 相关函数 time, asctime, ctime, gmtime 表头文件 #i nclude 定义函数 struct tm *localtime(const time_t * timep); 函数说明 localtime()将参数timep所指的time_t结构中的信息转换成真实世界所使用的时间日期表示方法,然后将结果由结构tm返回。结构tm的定义请参考gmtime()。此函数返回的时间日期已经转换成当地时区。 返回值 返回结构tm代表目前的当地时间。 范例 #i nclude main(){ char *wday[]={"Sun","Mon","Tue","Wed","Thu","Fri","Sat"}; time_t timep; struct tm *p; time(&timep); p=localtime(&timep); /*取得当地时间*/ printf ("%d%d%d ", (1900+p->tm_year),( l+p->tm_mon), p->tm_mday); printf("%s%d:%d:%d\n", wday[p->tm_wday],p->tm_hour, p->tm_min, p->tm_sec); } 执行 2000/10/28 Sat 11:12:22 mktime(将时间结构数据转换成经过的秒数) 相关函数 time,asctime,gmtime,localtime 表头文件 #i nclude 定义函数 time_t mktime(strcut tm * timeptr); 函数说明 mktime()用来将参数timeptr所指的tm结构数据转换成从公元1970年1月1日0时0分0 秒算起至今的UTC时间所经过的秒数。 返回值 返回经过的秒数。 范例 /* 用time()取得时间(秒数),利用localtime() 转换成struct tm 再利用mktine()将struct tm转换成原来的秒数*/ #i nclude main() { time_t timep; strcut tm *p; time(&timep); printf("time() : %d \n",timep); p=localtime(&timep); timep = mktime(p); printf("time()->localtime()->mktime():%d\n",timep); } 执行 time():974943297 time()->localtime()->mktime():974943297 settimeofday(设置目前时间) 相关函数 time,ctime,ftime,gettimeofday 表头文件 #i nclude #i nclude 定义函数 int settimeofday ( const struct timeval *tv,const struct timezone *tz); 函数说明 settimeofday()会把目前时间设成由tv所指的结构信息,当地时区信息则设成tz所指的结构。详细的说明请参考gettimeofday()。注意,只有root权限才能使用此函数修改时间。 返回值 成功则返回0,失败返回-1,错误代码存于errno。 错误代码 EPERM 并非由root权限调用settimeofday(),权限不够。 EINVAL 时区或某个数据是不正确的,无法正确设置时间。 time(取得目前的时间) 相关函数 ctime,ftime,gettimeofday 表头文件 #i nclude 定义函数 time_t time(time_t *t); 函数说明 此函数会返回从公元1970年1月1日的UTC时间从0时0分0秒算起到现在所经过的秒数。如果t 并非空指针的话,此函数也会将返回值存到t指针所指的内存。 返回值 成功则返回秒数,失败则返回((time_t)-1)值,错误原因存于errno中。 范例 #i nclude mian() { int seconds= time((time_t*)NULL); printf("%d\n",seconds); } 执行 9.73E+08 引用2: VC中基于 Windows 的精确定时 中国科学院光电技术研究所 游志宇 示例工程下载 在工业生产控制系统中,有许多需要定时完成的操作,如定时显示当前时间,定时刷新屏幕上的进度条,上位 机定时向下位机发送命令和传送数据等。特别是在对控制性能要求较高的实时控制系统和数据采集系统中,就更需要精确定时操作。 众所周知,Windows 是基于消息机制的系统,任何事件的执行都是通过发送和接收消息来完成的。 这样就带来了一些问题,如一旦计算机的CPU被某个进程占用,或系统资源紧张时,发送到消息队列 中的消息就暂时被挂起,得不到实时处理。因此,不能简单地通过Windows消息引发一个对定时要求 严格的事件。另外,由于在Windows中已经封装了计算机底层硬件的访问,所以,要想通过直接利用 访问硬件来完成精确定时,也比较困难。所以在实际应用时,应针对具体定时精度的要求,采取相适 应的定时方法。 VC中提供了很多关于时间操作的函数,利用它们控制程序能够精确地完成定时和计时操作。本文详细介绍了 VC中基于Windows的精确定时的七种方式,如下图所示: 图一 图像描述 方式一:VC中的WM_TIMER消息映射能进行简单的时间控制。首先调用函数SetTimer()设置定时 间隔,如SetTimer(0,200,NULL)即为设置200ms的时间间隔。然后在应用程序中增加定时响应函数 OnTimer(),并在该函数中添加响应的处理语句,用来完成到达定时时间的操作。这种定时方法非常 简单,可以实现一定的定时功能,但其定时功能如同Sleep()函数的延时功能一样,精度非常低,最小 计时精度仅为30ms,CPU占用低,且定时器消息在多任务操作系统中的优先级很低,不能得到及时响 应,往往不能满足实时控制环境下的应用。只可以用来实现诸如位图的动态显示等对定时精度要求不高的情况。如示例工程中的Timer1。 方式二:VC中使用sleep()函数实现延时,它的单位是ms,如延时2秒,用sleep(2000)。精度非常 低,最小计时精度仅为30ms,用sleep函数的不利处在于延时期间不能处理其他的消息,如果时间太 长,就好象死机一样,CPU占用率非常高,只能用于要求不高的延时程序中。如示例工程中的Timer2。 方式三:利用COleDateTime类和COleDateTimeSpan类结合WINDOWS的消息处理过程来实现秒级延时。如示例工程中的Timer3和Timer3_1。以下是实现2秒的延时代码: COleDateTime start_time = COleDateTime::GetCurrentTime(); COleDateTimeSpan end_time= COleDateTime::GetCurrentTime()-start_time; while(end_time.GetTotalSeconds()< 2) //实现延时2秒 { MSG msg; GetMessage(&msg,NULL,0,0); TranslateMessage(&msg); DispatchMessage(&msg); //以上四行是实现在延时或定时期间能处理其他的消息, //虽然这样可以降低CPU的占有率, //但降低了延时或定时精度,实际应用中可以去掉。 end_time = COleDateTime::GetCurrentTime()-start_time; }//这样在延时的时候我们也能够处理其他的消息。 方式四:在精度要求较高的情况下,VC中可以利用GetTickCount()函数,该函数的返回值是 DWORD型,表示以ms为单位的计算机启动后经历的时间间隔。精度比WM_TIMER消息映射高,在较 短的定时中其计时误差为15ms,在较长的定时中其计时误差较低,如果定时时间太长,就好象死机一样,CPU占用率非常高,只能用于要求不高的延时程序中。如示例工程中的Timer4和Timer4_1。下列代码可以实现50ms的精确定时: DWORD dwStart = GetTickCount(); DWORD dwEnd = dwStart; do { dwEnd = GetTickCount()-dwStart; }while(dwEnd <50); 为使GetTickCount()函数在延时或定时期间能处理其他的消息,可以把代码改为: DWORD dwStart = GetTickCount(); DWORD dwEnd = dwStart; do { MSG msg; GetMessage(&msg,NULL,0,0); TranslateMessage(&msg); DispatchMessage(&msg); dwEnd = GetTickCount()-dwStart; }while(dwEnd <50); 虽然这样可以降低CPU的占有率,并在延时或定时期间也能处理其他的消息,但降低了延时或定时精度。 方式五:与GetTickCount()函数类似的多媒体定时器函数DWORD timeGetTime(void),该函数定时精 度为ms级,返回从Windows启动开始经过的毫秒数。微软公司在其多媒体Windows中提供了精确定时器的底 层API持,利用多媒体定时器可以很精确地读出系统的当前时间,并且能在非常精确的时间间隔内完成一 个事件、函数或过程的调用。不同之处在于调用DWORD timeGetTime(void) 函数之前必须将 Winmm.lib 和 Mmsystem.h 添加到工程中,否则在编译时提示DWORD timeGetTime(void)函数未定义。由于使用该 函数是通过查询的方式进行定时控制的,所以,应该建立定时循环来进行定时事件的控制。如示例工程中的Timer5和Timer5_1。 方式六:使用多媒体定时器timeSetEvent()函数,该函数定时精度为ms级。利用该函数可以实现周期性的函数调用。如示例工程中的Timer6和Timer6_1。函数的原型如下: MMRESULT timeSetEvent( UINT uDelay, UINT uResolution, LPTIMECALLBACK lpTimeProc, WORD dwUser, UINT fuEvent ) 该函数设置一个定时回调事件,此事件可以是一个一次性事件或周期性事件。事件一旦被激活,便调用指定的回调函数, 成功后返回事件的标识符代码,否则返回NULL。函数的参数说明如下: uDelay:以毫秒指定事件的周期。 Uresolution:以毫秒指定延时的精度,数值越小定时器事件分辨率越高。缺省值为1ms。 LpTimeProc:指向一个回调函数。 DwUser:存放用户提供的回调数据。 FuEvent:指定定时器事件类型: TIME_ONESHOT:uDelay毫秒后只产生一次事件 TIME_PERIODIC :每隔uDelay毫秒周期性地产生事件。 具体应用时,可以通过调用timeSetEvent()函数,将需要周期性执行的任务定义在LpTimeProc回调函数 中(如:定时采样、控制等),从而完成所需处理的事件。需要注意的是,任务处理的时间不能大于周期间隔时间。另外,在定时器使用完毕后, 应及时调用timeKillEvent()将之释放。 方式七:对于精确度要求更高的定时操作,则应该使用QueryPerformanceFrequency()和 QueryPerformanceCounter()函数。这两个函数是VC提供的仅供Windows 95及其后续版本使用的精确时间函数,并要求计算机从硬件上支持精确定时器。如示例工程中的Timer7、Timer7_1、Timer7_2、Timer7_3。 QueryPerformanceFrequency()函数和QueryPerformanceCounter()函数的原型如下: BOOL QueryPerformanceFrequency(LARGE_INTEGER *lpFrequency); BOOL QueryPerformanceCounter(LARGE_INTEGER *lpCount); 数据类型ARGE_INTEGER既可以是一个8字节长的整型数,也可以是两个4字节长的整型数的联合结构, 其具体用法根据编译器是否支持64位而定。该类型的定义如下: typedef union _LARGE_INTEGER { struct { DWORD LowPart ;// 4字节整型数 LONG HighPart;// 4字节整型数 }; LONGLONG QuadPart ;// 8字节整型数 }LARGE_INTEGER ; 在进行定时之前,先调用QueryPerformanceFrequency()函数获得机器内部定时器的时钟频率, 然后在需要严格定时的事件发生之前和发生之后分别调用QueryPerformanceCounter()函数,利用两次获得的计数之差及时钟频率,计算出事件经 历的精确时间。下列代码实现1ms的精确定时: LARGE_INTEGER litmp; LONGLONG QPart1,QPart2; double dfMinus, dfFreq, dfTim; QueryPerformanceFrequency(&litmp); dfFreq = (double)litmp.QuadPart;// 获得计数器的时钟频率 QueryPerformanceCounter(&litmp); QPart1 = litmp.QuadPart;// 获得初始值 do { QueryPerformanceCounter(&litmp); QPart2 = litmp.QuadPart;//获得中止值 dfMinus = (double)(QPart2-QPart1); dfTim = dfMinus / dfFreq;// 获得对应的时间值,单位为秒 }while(dfTim<0.001); 其定时误差不超过1微秒,精度与CPU等机器配置有关。 下面的程序用来测试函数Sleep(100)的精确持续时间: LARGE_INTEGER litmp; LONGLONG QPart1,QPart2; double dfMinus, dfFreq, dfTim; QueryPerformanceFrequency(&litmp); dfFreq = (double)litmp.QuadPart;// 获得计数器的时钟频率 QueryPerformanceCounter(&litmp); QPart1 = litmp.QuadPart;// 获得初始值 Sleep(100); QueryPerformanceCounter(&litmp); QPart2 = litmp.QuadPart;//获得中止值 dfMinus = (double)(QPart2-QPart1); dfTim = dfMinus / dfFreq;// 获得对应的时间值,单位为秒 由于Sleep()函数自身的误差,上述程序每次执行的结果都会有微小误差。下列代码实现1微秒的精确定时: LARGE_INTEGER litmp; LONGLONG QPart1,QPart2; double dfMinus, dfFreq, dfTim; QueryPerformanceFrequency(&litmp); dfFreq = (double)litmp.QuadPart;// 获得计数器的时钟频率 QueryPerformanceCounter(&litmp); QPart1 = litmp.QuadPart;// 获得初始值 do { QueryPerformanceCounter(&litmp); QPart2 = litmp.QuadPart;//获得中止值 dfMinus = (double)(QPart2-QPart1); dfTim = dfMinus / dfFreq;// 获得对应的时间值,单位为秒 }while(dfTim<0.000001); 其定时误差一般不超过0.5微秒,精度与CPU等机器配置有关。(完) |
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