Linux编程之timespec结构体用法介绍(timespec以及与时间相关函数用法)

一、timespec结构体的定义和作用

    struct timespec {
        time_t   tv_sec;        // 秒数
        long     tv_nsec;       // 纳秒数
    };

在linux系统中，timespec结构体是表示时间的一种方式。它由两个部分组成，分别是秒数和纳秒数，用来表示绝对时间或相对时间。在操作系统的多种场合中都经常用到，如计时器、时钟、等待事件等。

二、timespec结构体的使用

1. 获取当前时间

    #include 
    #include 

    int main()
    {
        struct timespec spec;

        clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &spec);

        printf("当前时间: %ld.%09ldn", spec.tv_sec, spec.tv_nsec);

        return 0;
    }

上面的代码中通过调用clock_gettime函数来获取当前时间，CLOCK_REALTIME表示获取的是系统实时时间。获取到的时间存储在timespec结构体中，然后通过printf函数输出秒数和纳秒数。

2. 计算时间差

    #include 
    #include 

    int main()
    {
        struct timespec start, end;

        clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &start);

        // do something

        clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &end);

        long diff_sec = end.tv_sec - start.tv_sec;
        long diff_nsec = end.tv_nsec - start.tv_nsec;

        if (diff_nsec < 0) {
            diff_sec -= 1;
            diff_nsec += 1000000000;
        }

        printf("时间差: %ld.%09ld 秒n", diff_sec, diff_nsec);

        return 0;
    }

上面的代码中，通过clock_gettime函数获取操作前和操作后的时间，然后计算两个时间之间的时间差。需要注意的是，纳秒数差值可能是负数，需要特殊处理。

3. 设置定时器

    #include 
    #include 
    #include 

    void timer_handler(int signum)
    {
        printf("定时器超时n");
    }

    int main()
    {
        struct timespec spec;

        spec.tv_sec = 5;
        spec.tv_nsec = 0;

        struct sigaction sa;

        sa.sa_flags = 0;
        sa.sa_handler = timer_handler;
        sigemptyset(&sa.sa_mask);

        sigaction(SIGALRM, &sa, NULL);

        struct itimerspec timer_spec;

        timer_spec.it_value = spec;
        timer_spec.it_interval.tv_sec = 0;
        timer_spec.it_interval.tv_nsec = 0;

        timer_t timer_id;

        timer_create(CLOCK_REALTIME, NULL, &timer_id);
        timer_settime(timer_id, 0, &timer_spec, NULL);

        while(1);

        return 0;
    }

上面的代码中，通过timer_create和timer_settime函数来设置定时器，每5秒钟触发一次指定的函数timer_handler。需要注意的是，需要使用sigaction函数来注册信号处理函数，当定时器超时时，会触发SIGALRM信号。

三、timespec结构体的相关函数

1. clock_gettime

    #include 

    int clock_gettime(clockid_t clk_id, struct timespec *tp);

获取某个时钟的时间，结果保存在tp结构体中。

2. nanosleep

    #include 

    int nanosleep(const struct timespec *req, struct timespec *rem);

让当前进程睡眠指定的时间，单位是纳秒。通过rem参数可以获取未睡满的时间。

3. timer_create

    #include 

    int timer_create(clockid_t clockid, struct sigevent *evp, timer_t *timerid);

创建一个定时器。

4. timer_settime

    #include 

    int timer_settime(timer_t timerid, int flags, const struct itimerspec *new_value, struct itimerspec *old_value);

设置定时器的值和属性。

5. timer_delete

    #include 

    int timer_delete(timer_t timerid);

删除指定定时器。

结语

本文详细介绍了Linux系统中的timespec结构体及其相关函数。这些函数都是与时间有关的操作，非常实用，在日常开发中也是经常使用的。学会使用这些函数对于Linux编程来说是非常重要的一部分。