深入理解clock_gettime函数

一、clock_gettime函数

clock_gettime函数是一种Linux系统调用函数，它被用于获取高精度的系统时间。clock_gettime函数需要两个参数，一个是时钟类型，另一个是指向struct timespec结构体的指针，该结构体用于保存返回的系统时间。时钟类型主要包括CLOCK_REALTIME、CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID、CLOCK_MONOTONIC等，每种类型的时间源不同，输出的时间也不同。

    struct timespec {
        time_t tv_sec;  /* 秒 */
        long   tv_nsec; /* 纳秒 */
    };

下面是一个基本使用示例：

    #include 

    int main(int argc, char *argv[])
    {
        struct timespec ts;
        clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts);
        printf("The time is %ld seconds, %ld nanoseconds.\n", ts.tv_sec, ts.tv_nsec);
        return 0;
    }

二、clock_gettime sem_timedwait

在Linux系统中，信号量(semaphore)是一种用于多进程或多线程协作的同步原语。sem_timedwait函数被用于获取信号量，在等待一段时间之后返回。clock_gettime函数在此处的作用是获取当前时间，从而确定sem_timedwait函数等待的时间。

下面是一个sem_timedwait函数的代码示例：

    #include 
    #include 

    int main(int argc, char *argv[])
    {
        sem_t s;
        clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts);
        ts.tv_sec += 10;
        sem_timedwait(&s, &ts);
        return 0;
    }

以上代码中，等待的时间为10秒钟。

三、clock_gettime崩溃

在使用clock_gettime函数时，有可能会遇到程序崩溃的问题。通常这种情况是由于结构体未正确初始化导致的。

下面是一个示例代码：

    #include 

    int main(int argc, char *argv[])
    {
        struct timespec ts;
        ts.tv_sec += 10;
        clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts);
        printf("The time is %ld seconds, %ld nanoseconds.\n", ts.tv_sec, ts.tv_nsec);
        return 0;
    }

以上代码中，结构体变量ts未被正确初始化，导致程序崩溃。正确做法是初始化结构体变量，例如：

    #include 

    int main(int argc, char *argv[])
    {
        struct timespec ts = {0};
        ts.tv_sec += 10;
        clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts);
        printf("The time is %ld seconds, %ld nanoseconds.\n", ts.tv_sec, ts.tv_nsec);
        return 0;
    }

四、clock_gettime重写

由于clock_gettime函数在Windows系统中不可用，因此有时需要重写该函数以在Windows系统上运行。

下面是一个简单的重写示例：

    #ifdef WIN32
    #include 
    #include 

    int clock_gettime(int, struct timespec *ts)
    {
        FILETIME ft;
        LARGE_INTEGER li, li2;
        GetSystemTimeAsFileTime(&ft);
        li.LowPart = ft.dwLowDateTime;
        li.HighPart = ft.dwHighDateTime;
        li.QuadPart -= 116444736000000000LL;
        li.QuadPart *= 100;
        ts->tv_sec = li.QuadPart / 1000000000;
        ts->tv_nsec = li.QuadPart % 1000000000;
        return 0;
    }
    #endif

以上代码中重写了clock_gettime函数，使其可以在Windows系统上运行。在Windows系统上，该函数通过获取当前系统时间（GetSystemTimeAsFileTime）实现。

五、clock_gettime函数在Windows

在Windows系统上，可以使用timeGetTime函数代替clock_gettime函数。timeGetTime函数返回从系统启动到当前时间的毫秒数。

下面是一个示例代码：

    #ifdef WIN32
    #include 
    #include 

    int main(int argc, char *argv[])
    {
        DWORD now = timeGetTime();
        printf("The time is %d milliseconds.\n", now);
        return 0;
    }
    #endif

六、clock_gettime monotonic选取

CLOCK_MONOTONIC是一种时钟类型，它返回连续递增的时间，不受系统时间修改的影响，因此很适合于计算时间间隔。然而，在某些情况下，该时钟不可用，例如Linux 2.4.x 版本的内核不支持该时钟。因此，在实际编程中，我们需要根据情况进行选择。

下面是一个示例代码：

    #include 

    int main(int argc, char *argv[])
    {
        struct timespec ts;
        clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts);
        printf("The time is %ld seconds, %ld nanoseconds.\n", ts.tv_sec, ts.tv_nsec);
        return 0;
    }

以上代码使用了CLOCK_MONOTONIC时钟类型，输出连续递增的时间。

七、总结

本文详细讲解了clock_gettime函数，从基本用法、用于sem_timedwait函数、遇到程序崩溃、在Windows系统上重写、选择CLOCK_MONOTONIC时钟类型等多个方面进行了阐述。通过本文的学习，读者可以全面了解clock_gettime函数，掌握其在实际编程中的应用。