C 基礎函式技巧計時函式

[c++基礎] 系列是以我在工作中的系統研發筆記為基礎加以整理推出的。該系列內容主要涉及c/c++中的基礎知識，常用函式的使用說明和技巧，討論函式在不同平台（windows和linux）、不同編譯器版本環境下的差異，指出函式使用過程中的大坑，並給出筆者在研發中常用的**示例。

本文內容主要整理自筆者的工作筆記中：關於c++時間統計部分的資料和心得。仔細對比了c++中不同時間函式的使用方式，計時準確性，多執行緒安全性等，並給出了常用的**示例。

文章小節安排如下：

1）綜述

2）clock() / clock_t

3）time() / time_t

4）gettimeofday() / struct timeval

5）clock_gettime() / struct imespec

6）補充資料

函式平台

標頭檔案多執行緒

精度clock() / clock_t

windows/linux

#include

不支援毫秒

time() / time_t

windows/linux

#include

支援（有坑）

秒gettimeofday() / struct timeval

unix/linux

#include

支援微秒

clock_gettime() / struct imespec

unix/linux

#include

支援納秒－

函式平台

標頭檔案多執行緒

精度clock() / clock_t

windows/linux

#include

不支援毫秒

函式 clock() 返回值型別是clock_t，是乙個long型別，表示程序執行時間，單位是cpu時鐘計時單元（clock tick）數，或者說滴答數（ticks）。一般用兩次clock函式來計算程序自身執行的時間。

注意，

當程式單執行緒或者單核心機器執行時，這種時間的統計方法是正確的。當多執行緒併發時候clock()函式就會不準確，因為clock()將返回程序總的時鐘計時單元數量，而不是當前執行緒的。

clock_t time_start;
clock_t time_end;
time_start= clock();
// func()
time_end= clock();
// diff-second
double time_diff_sec = ((double)(time_end- time_start) / clocks_per_sec);
printf("lib: time diff: %fs.\n", time_diff_sec);

函式

平台標頭檔案

多執行緒精度

time() / time_t

windows/linux

#include

支援（有坑）

秒函式 time() 返回從 utc 1970-1-1 0:0:0 開始到現在（呼叫函式時刻）的秒數。

注意，

time_t方式在自定義多執行緒方式下沒有問題，但在某些rpc框架下（比如thrift下）計時存在問題，大坑！

如果想在thrfit的執行緒池模式下計算執行緒耗時，請使用timeval或者timespec。　　　　

time_t time_start;
time_t time_end;
time_start = time(null);
// func()
time_end = time(null);
// diff-second
double time_diff_sec = difftime(time_end, time_start);
//print
printf("lib: start time: %s", ctime(&time_start));
printf("lib: end time: %s", ctime(&time_end));
printf("lib: time diff: %fs.\n", time_diff_sec);

函式

平台標頭檔案

多執行緒精度

gettimeofday() / struct timeval

unix/linux

#include

支援微秒

函式 gettimeofday() 返回的timeval值為epoch（00:00:00 1970-01-01 utc）到建立struct timeval 時的時間，tv_sec 為秒數部分，tv_usec 為微秒數部分（10的-6次方秒）。

結構體 struct timeval 在time.h中的定義為：

struct timeval ;

struct timeval t1, t2;
gettimeofday(&t1, null);
// func()
gettimeofday(&t2, null);
// diff-second
double time_diff_sec = (t2.tv_sec-t1.tv_sec) + (t2.tv_usec-t1.tv_usec)/1000000;

函式

平台標頭檔案

多執行緒精度

clock_gettime() / struct imespec

unix/linux

#include

支援納秒

函式 clock_gettime() 返回的imespec值為特定時刻到建立struct timeval 時的時間，tv_sec 為秒數部分，tv_usec 為微秒數部分（10的-9次方秒）。

結構體 struct imespec在time.h中的定義為：

struct timespec ;

常用的4時刻如下：

clock_realtime 系統當前時間（從utc1970-1-1 0:0:0算起）

clock_monotonic 系統的啟動時間

clock_process_cputime_id 本程序執行時間

clock_thread_cputime_id 本執行緒執行時間

clock_gettime() 和 gettimeofday() 函式精度更高並且是執行緒安全的，因此在多執行緒中計時採用該函式是比較好的選擇。

struct timespec t1, t2;
clock_gettime(clock_monotonic, &t1);
// func()
clock_gettime(clock_monotonic, &t2);
// diff-second
double time_diff_sec = (t2.tv_sec-t1.tv_sec) + (t2.tv_usec-t1.tv_usec)/1000000;

unix時間戳(unix timestamp)，或稱unix時間(unix time)、posix時間(posix time)。unix時間戳是一種時間表示方式，定義為是從epoch（2023年1月1日00:00:00 utc）開始到現在所經過的秒數。　　

協調世界時，又稱世界標準時間或世界協調時間，簡稱utc（英文「coordinated universal time」／法文「temps universel coordonné」），是最主要的世界時間標準，其以原子時秒長為基礎，在時刻上盡量接近於格林尼治標準時間。中華**採用cns 7648的《資料元及交換格式–資訊交換–日期及時間的表示法》（與iso 8601類似）稱之為世界協調時間。中華人民共和國採用iso 8601:2000的國家標準gb/t 7408-2005《資料元和交換格式資訊交換日期和時間表示法》中亦稱之為協調世界時。

這套時間系統被應用於許多網際網路和全球資訊網的標準中，例如，網路時間協議（ntp, network time protocol）就是協調世界時在網際網路中使用的一種方式。

utc目前來說也就是指 gmt 時間。為什麼說目前就是指 gmt 時間呢？因為本初子午線（子午線即經線,本初子午線即 0 度經線）其實穿過的是沙地阿拉伯西邊的麥加，而不是英國的格林威治。當時英國皇家學會暫時確定格林威治為本初子午線的穿過點，加之英國正是興旺發達時期，全世界就將錯就錯，用到現在。說不定哪天改為麥加時間為標準時間也不是沒有可能，所以我們一般使用 utc，而不是 gmt。

格林尼治標準時間（中國大陸翻譯：格林尼治平均時間或格林尼治標準時間，臺、港、澳翻譯：格林威治標準時間；英語：greenwich mean time，gmt）是指位於英國倫敦郊區的皇家格林尼治天文台當地的標準時間，因為本初子午線被定義為通過那裡的經線。

自2023年2月5日開始，格林尼治天文台負責每隔一小時向全世界發放調時資訊。

理論上來說，格林尼治標準時間的正午是指當太陽橫穿格林尼治子午線時（也就是在格林尼治上空最高點時）的時間。但由於地球在它的橢圓軌道裡的運動速度不均勻，這個時刻可能與實際的太陽時有誤差，最大誤差達16分鐘。原因在於地球每天的自轉是有些不規則的，而且正在緩慢減速，因此格林尼治時間基於天文觀測本身的缺陷，已經不再被作為標準時間使用。

utc是根據原子鐘來計算時間，現在世界上最精確的原子鐘50億年才會誤差1秒(最精確原子鐘問世：50億年誤差一秒)，可以說非常精確。因此現在的標準時間採用由原子鐘報時的協調世界時（utc）來決定。

維基百科

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