C语言中的计时方式

0、前言

1秒 == 1000 毫秒 (millisecond)== 1000*1000 微秒(Microseconds) 1000*1000*1000 纳秒(nanosecond)

系统环境：

$ uname -srvpo
Linux 5.4.0-56-generic #62-Ubuntu SMP Mon Nov 23 19:20:19 UTC 2020 x86_64 GNU/Linux

1、计算秒

C中可以使用 time_t time(time_t *tloc)来获取从1970-01-01 00:00:00 +0000至今所经过的秒数。

两次调用相减就可以获取时间间隔。

#include <time.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    time_t start, end;
    start = time(NULL);
    sleep(2);
    end = time(NULL);
    printf("diff time= %fs\n", difftime(end, start));
	return 0;
}

编译运行：

$ gcc main.c
$ ./a.out 
diff time= 2.000000s

使用以上方式计算的秒数还是比较准确的。

2、计算微秒

在C中还可以使用 gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz)来获取时间，时间精度达到微秒级，主要的结构体为：

/* A time value that is accurate to the nearest
   microsecond but also has a range of years.  */
struct timeval
{
  __time_t tv_sec;			/* Seconds.  */
  __suseconds_t tv_usec;	/* Microseconds.  */
};

调用两次就可以计算时间间隔：

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

size_t get_millis(struct timeval* start, struct timeval* end)
{
    time_t seconds = end->tv_sec - start->tv_sec;
    suseconds_t ms = end->tv_usec - start->tv_usec;
    printf("seconds=%ld, micros=%ld\n", seconds, ms);
    return seconds*1000 + ms/1000;
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    struct timeval stv, endv;
    gettimeofday(&stv, NULL);
    usleep(2000);
    sleep(1);
    gettimeofday(&endv, NULL);
    get_millis(&stv, &endv);
    return 0;
}

在17，18行，我们使程序睡眠2000微秒和1秒。函数 get_millis在第9行打印经过的秒数和微秒数，返回毫秒值。

编译执行：

$ gcc main.c
$ ./a.out 
seconds=1, micros=2219

执行结果表明秒数准确，但是微秒值有一定的误差，这是不可避免。

3、计算纳秒

C中还可以使用 int timespec_get (struct timespec *__ts, int __base)获取时间，精度到达纳秒。主要结构体为：

/* POSIX.1b structure for a time value.  This is like a `struct timeval' but
   has nanoseconds instead of microseconds.  */
struct timespec
{
  __time_t tv_sec;				/* Seconds.  */
  __syscall_slong_t tv_nsec;	/* Nanoseconds.  */
};

调用两次就可以计算时间间隔：

#include <time.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

size_t get_nanos(struct timespec* start, struct timespec* end)
{
    time_t seconds = end->tv_sec - start->tv_sec;
    long nano = end->tv_nsec - start->tv_nsec;
    printf("seconds=%ld, nano=%ld\n", seconds, nano);
    return (seconds*1000 + nano/1000000);
}


int main(int argc, char const *argv[])
{
    struct timespec start, end;
    timespec_get(&start, TIME_UTC);
    usleep(2000);
    sleep(1);
    timespec_get(&end, TIME_UTC);
    get_nanos(&start, &end);
  
    return 0;
}

在18，19行，我们使程序睡眠2000微秒和1秒。函数 get_nanos在第9行打印经过的秒数和纳秒数，返回毫秒值。

编译执行：

$ gcc main.c
$ ./a.out 
seconds=1, nano=2268702

从执行结果可以看出，秒数准确，但是纳秒值有一定的误差，这是不可避免。

end