C语言中Linux计算时间差毫秒精度探究 (c linux 时间差 毫秒)
时间差计算是计算机科学领域中非常常见的问题，主要应用于需要精确计算一段时间的应用程序，如计时器、调度器等等。在Linux下，时间差的计算需要使用一些系统级的工具，本文将会介绍如何使用C语言中的系统调用来计算时间差，以及如何提高计算的精度，以达到毫秒级别的精度需求。
系统调用time()和gettimeofday()
C语言中通常使用系统调用来获取当前的时间戳，常用的有time()和gettimeofday()两种函数。
time()函数获取的时间戳表示自1970年1月1日00:00:00 UTC以来的秒数，类型为time_t。以下是使用time()函数获取当前时间戳的示例代码：
“`
#include
#include
int mn() {
time_t t;
time(&t);
printf(“time stamp: %ld\n”, t);
return 0;
}
“`
gettimeofday()函数获取的时间戳精度更高，可以表示微秒级别的时间戳，类型为struct timeval。以下是使用gettimeofday()函数获取当前时间戳的示例代码：
“`
#include
#include
int mn() {
struct timeval tv;
gettimeofday(&tv, NULL);
printf(“time stamp: %ld.%06ld\n”, tv.tv_sec, tv.tv_usec);
return 0;
}
“`
以上两个函数都可以用于计算时间差，具体方法如下。
计算时间差
计算时间差的基本思路是先获取开始的时间戳，然后获取结束的时间戳，做差求得时间差。
以下是使用time()函数计算时间差的示例代码：
“`
#include
#include
int mn() {
time_t t1, t2;
time(&t1);
// do some job
time(&t2);
printf(“time diff in seconds: %ld\n”, t2 – t1);
return 0;
}
“`
以下是使用gettimeofday()函数计算时间差的示例代码：
“`
#include
#include
int mn() {
struct timeval tv1, tv2, diff;
gettimeofday(&tv1, NULL);
// do some job
gettimeofday(&tv2, NULL);
timersub(&tv2, &tv1, &diff);
printf(“time diff in seconds: %ld.%06ld\n”, diff.tv_sec, diff.tv_usec);
return 0;
}
“`
在以上的示例代码中，使用了timersub()函数来计算时间差。timersub()函数是gettimeofday()函数的一个补充函数，定义在sys/time.h中，函数原型如下：
“`
void timersub(struct timeval *tvp, struct timeval *uvp, struct timeval *rvp);
“`
其中，tvp和uvp分别是要计算的时间戳，rvp是计算结果，表示tvp-uvp。
提高计算精度
在以上示例代码中，计算时间差的精度只能达到秒级别，对于需要毫秒级别精度的需求则无法满足。但是，通过一些简单的改进，就可以提高计算的精度，达到毫秒级别的精度。
提高计算精度的方法有两种：一种是使用更高精度的时间戳，另一种是使用更高精度的计算方法。
使用更高精度的时间戳
gettimeofday()函数可以获取微秒级别的时间戳，但是这一精度仍然不足以满足毫秒级别的精度需求。可以使用clock_gettime()函数来获取更高精度的时间戳。clock_gettime()函数在Linux 2.6以上版本中才被引入，用于获取纳秒级别的时间戳，类型为struct timespec，以下是一个示例：
“`
#include
#include
int mn() {
struct timespec ts;
clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts);
printf(“time stamp: %ld.%09ld\n”, ts.tv_sec, ts.tv_nsec);
return 0;
}
“`
其中，CLOCK_MONOTONIC是一个宏定义，表示获取系统运行时间的时间戳，在多处理器系统下保证单调递增。在Linux 2.6.28及以后版本中，CLOCK_MONOTONIC_RAW也被引入，该宏定义表示获取硬件上的单调递增时间戳，比CLOCK_MONOTONIC更准确。
使用更高精度的计算方法
在以上示例代码中，使用timersub()函数计算时间差，但这一方法只能获得微秒级别的精度，无法满足毫秒级别的需求。可以使用double类型的浮点数来存储时间戳，然后进行简单的数学计算即可得到毫秒级别的时间差。
以下是使用double类型的时间戳计算毫秒级别时间差的示例代码：
“`
#include
#include
double getCurrentTimestamp() {
struct timespec ts;
clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts);
return ts.tv_sec + ts.tv_nsec / 1e9;
}
int mn() {
double t1, t2, diff;
t1 = getCurrentTimestamp();
// do some job
t2 = getCurrentTimestamp();
diff = (t2 – t1) * 1e3;
printf(“time diff in milliseconds: %f\n”, diff);
return 0;
}
“`
在以上示例代码中，定义了一个getCurrentTimestamp()函数来获取当前时间戳（以double类型的浮点数表示），然后将两个时间戳相减，乘以1e3即可得到毫秒级别的时间差。这种方法可以提高计算的精度，但是可能会带来一些性能开销。
结语
