timeval及相關函數

1.結構體定義

timeval結構體在頭文件為sys/time.h中，定義如下：

struct timeval 
{
    time_t      tv_sec;     /* seconds */
    suseconds_t tv_usec;    /* microseconds */
};

　　該結構體以1970-01-01 00:00:00 +0000 (UTC)，也就是Unix中的Epoch作為0，之后的時間都是相對於Epoch流逝的秒和毫秒數。其中tv_sec是秒，tv_usec是微秒（microsecond ），即10^-6秒，而不是毫秒（millisecond），10^-3秒。

 

2. 關聯函數

gettimeofday

位於頭文件sys/time.h中，函數聲明如下：

int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);

　　用於獲取調用該代碼時，距離Epoch的時間。

第一個參數不用多說，第二個參數也是結構體，定義如下：

struct timezone 
{
    int tz_minuteswest;     /* minutes west of Greenwich */
    int tz_dsttime;         /* type of DST correction */
};

 根據Linux的手冊中關於函數gettimeofday的描述（man gettimeofday）：

The use of the timezone structure is obsolete; the tz argument should normally be specified as NULL

這種使用方式是過時的，該處通常提供NULL作為參數。

測試代碼：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <sys/time.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
    struct timeval tv;int i;
    
    for(i=0;i<5;i++)
    {
        gettimeofday(&tv, NULL);
        printf("%ld.%06ld\n", tv.tv_sec, tv.tv_usec);
        sleep(1);    
    }
    return 0;
}

運行效果如下（和運行時間有關）：

1610953256.769513
1610953257.769901
1610953258.770804
1610953259.771444
1610953260.771719

可以看到，並不是非常精確的1秒延時，多次測試發現延時都會滯后一點不過在一般的應用場合是足夠了，例如，我們可以兩次調用這個函數，測試一段代碼執行所消耗的時間等。

另外一個與之相關的函數是settimeofday，看名字就知道是和gettimeofday對應的，這里就不去展開討論了。

3. 同日期之間的轉換

在獲取了相對於Epoch的時間以后，相應的日期也就可以確定了，這個時候就要用到time.h中的結構體struct tm了。結構體定義如下：

struct tm 
{
　　int tm_sec;    /* Seconds (0-60) */
　　int tm_min;    /* Minutes (0-59) */
　　int tm_hour;   /* Hours (0-23) */
　　int tm_mday;   /* Day of the month (1-31) */
　　int tm_mon;    /* Month (0-11) */
　　int tm_year;   /* Year - 1900 */
　　int tm_wday;   /* Day of the week (0-6, Sunday = 0) */
　　int tm_yday;   /* Day in the year (0-365, 1 Jan = 0) */
　　int tm_isdst;  /* Daylight saving time */
};

與之相關的幾個函數分別是gmtime\localtime、mktime。

先說說將時間戳轉換為日期的函數gmtime和localtime，前者是GMT時間，而后者是本地時間，例如現在北京時間是下午16點，則GMT時間實際上是當日的上午8點（我們在東八區，記作GMT+8）。

gmtime定義如下：

struct tm *gmtime(const time_t *timep);

接收一個time_t*的指針，然后將其轉換為了代表gmt時間的結構體t指針，需要年月日時分秒等，都可以從這個返回的tm結構體中獲取，測試代碼如下。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <sys/time.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
    struct timeval tv;    
    struct tm* st;
    gettimeofday(&tv, NULL);    
    printf("%ld.%06ld\n", tv.tv_sec, tv.tv_usec);
    st=gmtime(&tv.tv_sec);
    printf("%02d:%02d:%02d\n",st->tm_hour,st->tm_min,st->tm_sec);
    return 0;
}

這將顯示當前的時間，由於使用的是GMT時間，因此，比北京時間慢了8小時，如果使用localtime而不是gmtime的話，則和北京時間相同。

反過來，如果我們向知道某個日期所對應的相對Epoch時間是多少，則可以使用mktime函數，這個函數原型如下：

time_t mktime(struct tm *tm);

就是將tm結構體指針轉換為time_t，測試代碼如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <sys/time.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
    time_t tt;
    struct tm st;
    st.tm_year=121;//year=1900+121=2021
    st.tm_mon=0;//for Jaunary
    st.tm_mday=18;
    st.tm_hour=7;
    st.tm_min=39;
    st.tm_sec=34;
    tt=mktime(&st);
    printf("%ld\n",tt);
    return 0;
}