C++14系列（2）:C/C++的时间函数

C++笔记開始

为了好好研究下C++14。顺便复习下曾经的C++知识。搞了个git（不断完好中）：
https://github.com/rododo/cpp14examples.git
里面会慢慢封装一些经常使用的函数。并做一些測试验证。project是建立在Ubuntu的Eclipse之上，见系列（1）环境搭建。

经常使用的时间函数

參考:
http://blog.chinaunix.net/uid-24517893-id-363870.html

时间函数经常使用到的几个概念：Calendar Time（日历时间）。epoch（时间点），clock tick（时钟计时单元）Coordinated Universal Time（UTC）：世界标准时间，即格林威治标准时间（Greenwich Mean Time，GMT）。

epoch：时间点。

在标准C/C++中是一个整数，它用当前的时间和标准时间点的相差秒数来表示。它能够理解成日历时间，由于它已经是一个差值了。

日历时间（Calendar Time），是用“从一个标准时间点到此时的时间经过的秒数”来表示的时间。

clock tick：时钟计时单元。一个时钟计时单元的时间长短是由CPU控制的。一个clock tick不是CPU的一个时钟周期。而是C/C++的一个基本计时单位。

进程的CPU使用时间计时

C/C++中的cpu使用计时函数是clock()，而与其相关的数据类型是clock_t。这个函数返回从“开启这个程序进程”到“程序中调用clock()函数”时之间的CPU时钟计时单元（clock tick）数。当中clock_t是用来保存时间的数据类型。
clock_t是一个长整形数。在time.h文件里，还定义了一个常量CLOCKS_PER_SEC，它用来表示一秒钟会有多少个时钟计时单元，例如以下打印的是进程执行至今占用的cpu时间秒数。而且它是算单核的秒数，假设这个程序是多线程的。core1和core2同一时候被某程序的两个线程使用了5s的cpu执行时间片。那么此时打印的应该是10s（已经验证）。

printf("Elapsed time:%u secs.
",clock()/CLOCKS_PER_SEC);

日历时间

在C/C++中通过 < time.h > 里的time函数获得日历时间。日历时间（Calendar Time）是通过time_t数据类型来表示的。用time_t表示的时间（日历时间）是从一个时间点（比如：1970年1月1日0时0分0秒）到此时的秒数。time_t实际上是长整型。

用time()函数结合其它函数（如：localtime、gmtime、asctime、ctime）能够获得当前系统时间或是标准时间。

time_t time(time_t * timer);

日历时间（秒）与日期（年月日）关系

在标准C/C++中。我们可通过tm结构来获得日期。tm结构在time.h中有定义，相当于一个包括了年月日小时分钟等的结构体。

ANSI C标准称使用tm结构的这样的时间表示为分解时间(broken-down time)。
而日历时间（Calendar Time）是从一个时间点到此时的秒数，类型比較简单。

在time.h头文件里，我们还能够看到一些函数，它们都是以time_t为參数类型或返回值类型的函数：

double difftime(time_t time1, time_t time0);
time_t mktime(struct tm * timeptr);
time_t time(time_t * timer);
char * asctime(const struct tm * timeptr);
char * ctime(const time_t *timer);

此外。time.h还提供了两种不同的函数将日历时间（一个用time_t表示的整数）转换为我们平时看到的把年月日时分秒分开显示的时间格式tm：

struct tm * gmtime(const time_t *timer);                                          
struct tm * localtime(const time_t * timer);

固定的日期格式打印

使用函数：

char * asctime(const struct tm * timeptr);
char * ctime(const time_t *timer);

打印结果：
比如 Wed Jan 02 02:03:55 1980

当中asctime()函数是通过tm结构来生成字符串。所以能够传给世界时间或者本地时间，而ctime()是通过日历时间来生成字符串。ctime（）函数须要先參照本地的时间设置，把日历时间转化为本地时间，然后再生成格式化后的字符串。所以一般其打印的是本地时间字符串。

自己定义的日期格式打印

使用strftime（）函数将时间格式化为想要的格式。它的原型例如以下：

size_t strftime(
   char *strDest,
   size_t maxsize,
   const char *format,
   const struct tm *timeptr 
);

样例：

strftime(str,100,"It is now %I %p",ptr);
printf(str);

其执行结果为：
It is now 4PM
样例：

strftime( tmpbuf, 128, "Today is %A, day %d of %B in the year %Y.
", newtime);
printf(tmpbuf);

执行结果：
Today is Saturday, day 30 of July in the year 2005.

分解时间转化为日历时间

分解时间，在C/C++中指tm结构。我们能够使用mktime（）函数将tm结构转化为日历时间。其函数原型例如以下：

time_t mktime(struct tm * timeptr);

< sys/time.h >的计时函数

除了上述的标准C/C++用到的时间函数外，Linux系统也提供了一个函数。能够精确到微秒。

这就是gettimeofday函数，它获得的时间精确到微秒（1e-6 s)量级。

在一段代码前后分别使用例如以下：

struct timeval tv_begin, tv_end;
gettimeofday(&tv_begin, NULL);
foo();
gettimeofday(&tv_end, NULL);

结构体timeval的定义为：

struct timeval{
long int tv_sec; // 秒数
long int tv_usec; // 微秒数
}

time仅仅能返回秒级的返回值。而该结构体能精确到微秒级。
该函数和time函数一样都是按真实世界的时间来计算的。

总结

本文介绍了C/C++中的有关日期和时间的概念，并通过各种实例讲述了这些函数和数据结构的用法。

假设要測试优化的程序的执行效率，一般測量进程在cpu上使用的时间片之和，能够用clock函数，clock函数并不代表真实世界的时间。

真实世界的时间则是time或者gettimeofday函数得到的。它们也能够用于日期的显示。