深入理解clock_gettime函數

一、clock_gettime函數

clock_gettime函數是一種Linux系統調用函數，它被用於獲取高精度的系統時間。clock_gettime函數需要兩個參數，一個是時鐘類型，另一個是指向struct timespec結構體的指針，該結構體用於保存返回的系統時間。時鐘類型主要包括CLOCK_REALTIME、CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID、CLOCK_MONOTONIC等，每種類型的時間源不同，輸出的時間也不同。

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

下面是一個基本使用示例：

    #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系統中，信號量(semaphore)是一種用於多進程或多線程協作的同步原語。sem_timedwait函數被用於獲取信號量，在等待一段時間之後返回。clock_gettime函數在此處的作用是獲取當前時間，從而確定sem_timedwait函數等待的時間。

下面是一個sem_timedwait函數的代碼示例：

    #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;
    }

以上代碼中，等待的時間為10秒鐘。

三、clock_gettime崩潰

在使用clock_gettime函數時，有可能會遇到程序崩潰的問題。通常這種情況是由於結構體未正確初始化導致的。

下面是一個示例代碼：

    #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;
    }

以上代碼中，結構體變數ts未被正確初始化，導致程序崩潰。正確做法是初始化結構體變數，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重寫

由於clock_gettime函數在Windows系統中不可用，因此有時需要重寫該函數以在Windows系統上運行。

下面是一個簡單的重寫示例：

    #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

以上代碼中重寫了clock_gettime函數，使其可以在Windows系統上運行。在Windows系統上，該函數通過獲取當前系統時間（GetSystemTimeAsFileTime）實現。

五、clock_gettime函數在Windows

在Windows系統上，可以使用timeGetTime函數代替clock_gettime函數。timeGetTime函數返回從系統啟動到當前時間的毫秒數。

下面是一個示例代碼：

    #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選取

CLOCK_MONOTONIC是一種時鐘類型，它返回連續遞增的時間，不受系統時間修改的影響，因此很適合於計算時間間隔。然而，在某些情況下，該時鐘不可用，例如Linux 2.4.x 版本的內核不支持該時鐘。因此，在實際編程中，我們需要根據情況進行選擇。

下面是一個示例代碼：

    #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;
    }

以上代碼使用了CLOCK_MONOTONIC時鐘類型，輸出連續遞增的時間。

七、總結

本文詳細講解了clock_gettime函數，從基本用法、用於sem_timedwait函數、遇到程序崩潰、在Windows系統上重寫、選擇CLOCK_MONOTONIC時鐘類型等多個方面進行了闡述。通過本文的學習，讀者可以全面了解clock_gettime函數，掌握其在實際編程中的應用。