struct timespec詳解

一、timespec是什麼

struct timespec是C/C++語言中用來表示時間的結構體。它包含了兩個long類型的成員變數：tv_sec和tv_nsec。tv_sec表示自1970年1月1日00:00:00 UTC以來的秒數，tv_nsec表示tv_sec之後的納秒數。timespec很常見於操作系統中，包括時間戳、睡眠以及定時器等功能都需要用到timespec。

二、timespec使用方法

在使用timespec之前需要引用頭文件。下面是一個簡單使用timespec的示例：

struct timespec start, end;
clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &start); // 記錄起始時間
... // 要計時的代碼段
clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &end); // 記錄結束時間
double duration = end.tv_sec - start.tv_sec + (end.tv_nsec - start.tv_nsec) / 1000000000.0; // 計算耗時

上述代碼片段中利用了clock_gettime函數來獲得當前的時間，並記錄在start和end這兩個timespec結構體中。同時，我們可以通過tv_sec和tv_nsec的差值來計算出代碼段的耗時。

三、timespec的應用場景

1. 睡眠。以Linux為例，可以使用nanosleep函數來實現睡眠。nanosleep函數的第二個參數就是一個timespec結構體，用來指定要睡眠的時間。

#include 

void my_sleep(long int msec) {
    struct timespec ts;
    ts.tv_sec = msec / 1000;
    ts.tv_nsec = (msec % 1000) * 1000000;
    nanosleep(&ts, NULL);
}

上述代碼片段中，我們通過將毫秒轉換為秒和納秒來設置ts結構體中的tv_sec和tv_nsec成員變數，然後傳遞給nanosleep函數實現睡眠。

2. 定時器。以Linux定時器為例，使用timerfd_create函數創建一個用於定時的文件描述符，然後可以使用read函數來獲取定時器的狀態。read函數將在超時期滿後返回，因此可以利用它來實現定時器。

#include 

int create_timer(int sec, int nsec) {
    int timer_fd = timerfd_create(CLOCK_MONOTONIC, 0);
    struct itimerspec timer_spec;
    timer_spec.it_value.tv_sec = sec;
    timer_spec.it_value.tv_nsec = nsec;
    timer_spec.it_interval.tv_sec = 0;
    timer_spec.it_interval.tv_nsec = 0;
    timerfd_settime(timer_fd, 0, &timer_spec, NULL);
    return timer_fd;
}

上述代碼中我們使用timerfd_create函數來創建定時器的文件描述符，然後設置定時器的超時時間（以秒和納秒為單位）。之後使用timerfd_settime函數將設置好的超時時間應用於定時器描述符。調用read函數後定時器將在超時後返回。

四、timespec的注意事項

1. 結構體成員變數的單位是秒和納秒，因此在進行計算時需要注意單位轉換；

2. timespec只適用於持續時間和時間戳等沒有時區概念的場景，無法表示跨越多個時區的時間;

3. 特殊的timespec常量在頭文件中預定義，如{0, 1000000}表示1毫秒。