linux库函数 gettimeofday() & localtime的概念和使用案例

在Linux系统中，gettimeofday() 和 localtime() 是两个常用的时间处理函数，分别用于获取高精度时间戳和将时间戳转换为本地时间。以下是它们的概念和使用案例的详细说明：

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1. gettimeofday() 函数

概念

• 功能：获取当前时间（自 Epoch 即 1970-01-01 00:00:00 UTC 起的秒数和微秒数）及系统的时区信息。
• 头文件：#include
• 原型：

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

• 参数：
  • tv：指向 struct timeval 的指针，用于存储时间值。

    struct timeval {
        time_t      tv_sec;  // 秒数
        suseconds_t tv_usec; // 微秒数（0-999,999）
    };
    

  • tz：历史遗留参数，已废弃，应设为 NULL。
• 返回值：成功返回 0，失败返回 -1。

使用案例

示例1：计算代码执行时间

#include 
#include 

int main() {
    struct timeval start, end;
    gettimeofday(&start, NULL);

    // 模拟耗时操作（例如循环）
    for (int i = 0; i < 1000000; i++);

    gettimeofday(&end, NULL);

    // 计算时间差（微秒）
    long seconds = end.tv_sec - start.tv_sec;
    long micros = ((seconds * 1000000) + end.tv_usec) - start.tv_usec;
    printf("耗时: %ld 微秒\n", micros);

    return 0;
}

示例2：生成精确时间戳

#include 
#include 

int main() {
    struct timeval tv;
    gettimeofday(&tv, NULL);
    printf("时间戳: %ld秒 + %d微秒\n", tv.tv_sec, tv.tv_usec);
    return 0;
}

注意事项

• 精度问题：tv_usec 的实际精度取决于系统实现（可能无法达到真正的微秒级）。
• 替代函数：clock_gettime()（支持纳秒级精度，需指定 CLOCK_REALTIME 等时钟类型）。

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2. localtime() 函数

概念

• 功能：将 time_t 类型的时间戳转换为本地时间的结构化表示（考虑时区）。
• 头文件：#include
• 原型：

  struct tm *localtime(const time_t *timer);
  

• 参数：timer 指向 time_t 类型的时间戳。
• 返回值：指向静态分配的 struct tm 的指针，包含以下成员：

  struct tm {
      int tm_sec;   // 秒（0-59）
      int tm_min;   // 分（0-59）
      int tm_hour;  // 时（0-23）
      int tm_mday;  // 日（1-31）
      int tm_mon;   // 月（0-11，需加1）
      int tm_year;  // 年（自1900年起）
      int tm_wday;  // 星期（0-6，0=周日）
      int tm_yday;  // 年中的第几天（0-365）
      int tm_isdst; // 夏令时标志
  };
  

使用案例

示例1：显示当前本地时间

#include 
#include 

int main() {
    time_t rawtime;
    struct tm *timeinfo;

    time(&rawtime);           // 获取当前时间戳
    timeinfo = localtime(&rawtime); // 转换为本地时间

    printf("当前时间: %d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d\n",
           timeinfo->tm_year + 1900, // 年份需加1900
           timeinfo->tm_mon + 1,     // 月份需加1
           timeinfo->tm_mday,
           timeinfo->tm_hour,
           timeinfo->tm_min,
           timeinfo->tm_sec);

    return 0;
}

示例2：格式化时间输出

使用 strftime() 进一步格式化时间：

#include 
#include 

int main() {
    time_t rawtime;
    struct tm *timeinfo;
    char buffer[80];

    time(&rawtime);
    timeinfo = localtime(&rawtime);

    strftime(buffer, 80, "%Y-%m-%d %H:%M:%S", timeinfo);
    printf("格式化时间: %s\n", buffer);

    return 0;
}

注意事项

• 线程安全：localtime() 返回静态内存指针，多线程中应改用 localtime_r()。

  struct tm *localtime_r(const time_t *timer, struct tm *result);
  

• 时区依赖：转换结果受系统时区设置影响，可通过 setenv("TZ", "时区名", 1) 调整。

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3. 结合使用案例

将 gettimeofday() 的高精度时间与 localtime() 的本地时间转换结合：

#include 
#include 
#include 

int main() {
    struct timeval tv;
    gettimeofday(&tv, NULL);

    time_t rawtime = tv.tv_sec;
    struct tm *timeinfo = localtime(&rawtime);

    printf("精确时间: %04d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d.%06ld\n",
           timeinfo->tm_year + 1900,
           timeinfo->tm_mon + 1,
           timeinfo->tm_mday,
           timeinfo->tm_hour,
           timeinfo->tm_min,
           timeinfo->tm_sec,
           tv.tv_usec);

    return 0;
}

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总结

• gettimeofday()：获取高精度时间戳（秒+微秒），适合性能分析或日志记录。
• localtime()：将时间戳转换为易读的本地时间结构，需注意线程安全和时区配置。
• 替代方案：需高精度时用 clock_gettime()，需线程安全时用 localtime_r()。