Linux下的時間（ZZ)

1、Linux下的時間
   1.1、Linux下的時間系統
   1.2、Linux下與時間有關的資料結構

2、獲得目前時間

3、延時

4、定時器
   4.1、alarm
   4.2、setitimer

1、Linux下的時間
1.1、Linux下的時間系統
   UNIX及Linux的時間系統是由"新紀元時間"Epoch(電腦時代開端)開始計算起，單位為秒，Epoch則是指定為1970年1月1日淩晨零點零分零秒，格林威治(GMT)時間。
   目前大部份的UNIX系統都是用32位來記錄時間，正值表示為1970以後，負值則表示1970年以前。我們可以很簡單地計算出其時間範圍： 

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

1970+68.0958 = 2038.0958 
1970-68.0958 = 1901.9042 

時間範圍為[1901.9042,2038.0958]。 

    準確的時間為2038年1月18日星期一晚上十點十四分七秒。那一刻，時間將會轉為負數，變成1901年12月13日黑色星期五下午三點四十五分五十二秒，這就是所謂的UNIX 2038 BUG，或者您也可戲稱為Jason hatchet bug。在大部份的UNIX上，並沒有所謂Y2K問題，不過都有2038年問題。 

1.2、Linux下與時間有關的資料結構

struct timeval { 
    int tv_sec; 
    int tv_usec; 
}; 
其中tv_sec是由Epoch開始算起的秒數，tv_usec則是微秒(10E-6 second)。 

struct timezone { 
    int tv_minuteswest; 
    int tv_dsttime; 
}; 
tv_minuteswest是格林威治時間往西方的時差，tv_dsttime則是時間的修正方式。 

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」數，在[0,61]之間，多出來的兩秒是用來處理跳秒問題用的。 
tm_min表「分」數，在[0,59]之間。 
tm_hour表「時」數，在[0,23]之間。 
tm_mday表「本月第幾日」，在[1,31]之間。 
tm_mon表「本年第幾月」，在[0,11]之間。 
tm_year要加1900表示那一年。 
tm_wday表「本第幾日」，在[0,6]之間。 
tm_yday表「本年第幾日」，在[0,365]之間，閏年有366日。 
tm_isdst表是否為「日光節約時間」。 

struct  itimerval {
  struct  timeval it_interval;
  struct  timeval it_value;
};
it_interval成員表示間隔計數器的初始值，而it_value成員表示間隔計數器的當前值。

2、獲得目前時間
    在所有的UNIX下，都有個time()的函數 
time_t time(time_t *t);
這個函數會傳回從epoch開始計算起的秒數，如果t是non-null，它將會把時間值填入t中。 

    對某些需要較高精準度的需求，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格式時間函數 

struct tm * gmtime(const time_t * t); 
轉換成格林威治時間。有時稱為GMT或UTC。 

struct tm * localtime(const time_t *t); 
轉換成本地時間。它可以透過修改TZ環境變數來在一台機器中，不同使用者表示不同時間。 

time_t mktime(struct tm *tp); 
轉換tm成為time_t格式，使用本地時間。 

tme_t timegm(strut tm *tp); 
轉換tm成為time_t格式，使用UTC時間。 

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

文字時間格式函數 

char * asctime(struct tm *tp); 
char * ctime(struct tm *tp); 
這兩個函數都轉換時間格式為標準UNIX時間格式。 
Mon May 3 08:23:35 1999 

ctime一率使用當地時間，asctime則用tm結構內的timezone資訊來表示。 

size_t strftime(char *str,size_t max,char *fmt,struct tm *tp); 
strftime有點像sprintf，其格式由fmt來指定。 

%a : 本第幾天名稱，縮寫。 
%A : 本第幾天名稱，全稱。 
%b : 月份名稱，縮寫。 
%B : 月份名稱，全稱。 
%c : 與ctime/asctime格式相同。 
%d : 本月第幾日名稱，由零算起。 
%H : 當天第幾個小時，24小時制，由零算起。 
%I : 當天第幾個小時，12小時制，由零算起。 
%j : 當年第幾天，由零算起。 
%m : 當年第幾月，由零算起。 
%M : 該小時的第幾分，由零算起。 
%p : AM或PM。 
%S : 該分鐘的第幾秒，由零算起。 
%U : 當年第幾，由第一個日開始計算。 
%W : 當年第幾，由第一個一開始計算。 
%w : 當第幾日，由零算起。 
%x : 當地日期。 
%X : 當地時間。 
%y : 兩位元的年份。 
%Y : 四位元的年份。 
%Z : 時區名稱的縮寫。 
%% : %符號。 

char * strptime(char *s,char *fmt,struct tm *tp); 
如同scanf一樣，解譯字串成為tm格式。 

%h : 與%b及%B同。 
%c : 讀取%x及%X格式。 
%C : 讀取%C格式。 
%e : 與%d同。 
%D : 讀取%m/%d/%y格式。 
%k : 與%H同。 
%l : 與%I同。 
%r : 讀取"%I:%M:%S %p"格式。 
%R : 讀取"%H:%M"格式。 
%T : 讀取"%H:%M:%S"格式。 
%y : 讀取兩位元年份。 
%Y : 讀取四位元年份。 

        下面舉一個小例子，說明如何獲得系統目前時間：
 time_t now;
 struct tm  *timenow;
 char strtemp[255];

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

3、延時
    延時可以採用如下函數：
unsigned int sleep(unsigned int seconds); 
sleep()會使目前程式陷入「冬眠」seconds秒，除非收到「不可抵」的訊號。 
如果sleep()沒睡飽，它將會返回還需要補眠的時間，否則一般返回零。 

void usleep(unsigned long usec); 
usleep與sleep()類同，不同之處在於秒的單位為10E-6秒。 

int select(0,NULL,NULL,NULL,struct timeval *tv); 
可以利用select的實作sleep()的功能，它將不會等待任何事件發生。 

int nanosleep(struct timespec *req,struct timespec *rem); 
nanosleep會沉睡req所指定的時間，若rem為non-null，而且沒睡飽，將會把要補眠的時間放在rem上。 

4、定時器
4.1、alarm
    如果不要求很精確的話，用 alarm() 和 signal() 就夠了
 unsigned int alarm(unsigned int seconds)
 專門為SIGALRM訊號而設，在指定的時間seconds秒後，將向進程本身發送SIGALRM訊號，又稱為鬧鐘時間。進程調用alarm後，任何以前的alarm()調用都將無效。如果參數seconds為零，那麼進程內將不再包含任何鬧鐘時間。如果調用alarm（）前，進程中已經設定了鬧鐘時間，則返回上一個鬧鐘時間的剩餘時間，否則返回0。

    樣本：
#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功能強大，支援3種類型的定時器：

ITIMER_REAL :  以系統真實的時間來計算，它送出SIGALRM訊號。 
ITIMER_VIRTUAL :  以該行程真正有執行的時間來計算，它送出SIGVTALRM訊號。 
ITIMER_PROF :  以行程真正有執行及在核心中所費的時間來計算，它送出SIGPROF訊號。 
Setitimer()第一個參數which指定定時器類型（上面三種之一）；第二個參數是結構itimerval的一個執行個體；第三個參數可不做處理。
Setitimer()調用成功返回0，否則返回-1。

 下面是關於setitimer調用的一個簡單示範，在該例子中，每隔一秒發出一個SIGALRM，每隔0.5秒發出一個SIGVTALRM訊號：：
#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(;;)
  ;
}

　該例子的螢幕拷貝如下：

　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訊號機制基本上是從Unix系統中繼承過來的。早期Unix系統中的訊號機制比較簡單和原始，後來在實踐中暴露出一些問題，因此，把那些建立在早期機制上的訊號叫做"不可靠訊號"，訊號值小於SIGRTMIN(Red hat 7.2中，SIGRTMIN=32，SIGRTMAX=63)的訊號都是不可靠訊號。這就是"不可靠訊號"的來源。它的主要問題是：進程每次處理訊號後，就將對訊號的響應設定為預設動作。在某些情況下，將導致對訊號的錯誤處理；因此，使用者如果不希望這樣的操作，那麼就要在訊號處理函數結尾再一次調用signal()，重新安裝該訊號。