time()函式與time_t型別

標頭檔案：time.h

函式簽名：time_t time( time_t *arg )

說明：返回當前計算機紀元時間，並將其儲存在arg指向的time_t型別中。所以可以time_t result = time(NULL)，也可以time(&result)。

計算機紀元時間：C語言和Unix創造並誕生於1970年，所以計算機以1970年1月1日作為紀元開始時間。

C語言標準並沒有指定time_t型別的編碼方式，但大多數遵循POSIX標準系統的time_t一般是32位有符號整數實現，以秒為最小單位，從1970年1月1日開始計數，所以能表示到2038年。

VS2017中有如下定義：

#ifndef _CRT_NO_TIME_T
    #ifdef _USE_32BIT_TIME_T
        typedef __time32_t time_t;
    #else
        typedef __time64_t time_t;
    #endif
#endif

...
#ifdef _USE_32BIT_TIME_T
    ...
        static __inline time_t __CRTDECL time(
        _Out_opt_ time_t* const _Time
        )
    {
        return
 
 _time32(_Time);
    }
    ...
#else
    ...
    static __inline time_t __CRTDECL time(
        _Out_opt_ time_t* const _Time
        )
    {
        return _time64(_Time);
    }
    ...
#endif

因為time_t型別編碼不能確定，所以儘量不要用t1-t2方式計算兩個time_t之間的時間間隔，而應該用double difftime( time_t time_end, time_t time_beg );

擴充套件：time_t表示計算機紀元時間，struct tm表示標準日曆時間。

struct tm定義如下：

struct tm
{
    int tm_sec;   // seconds after the minute - [0, 60] including leap second
    int tm_min;   // minutes after the hour - [0, 59]
    int tm_hour;  // hours since midnight - [0, 23]
    int tm_mday;  // day of the month - [1, 31]
    int tm_mon;   // months since January - [0, 11]
    int tm_year;  // years since 1900
    int tm_wday;  // days since Sunday - [0, 6]
    int tm_yday;  // days since January 1 - [0, 365]
    int tm_isdst; // daylight savings time flag
};

time_t可以和struct tm格式的時間進行互相轉換：

• struct tm *gmtime( const time_t *time )：從time_t轉成struct tm，但該函式C11標準中才定義的。
• time_t mktime( struct tm *time )：從struct tm轉成time_t。

示例：

    time_t start, end;
    start = time(NULL);
    _sleep(1000);
    end = time(NULL);
    printf("start time: %s\n", ctime(&start));
    printf("end time: %s\n", ctime(&end));
    printf("duration: %lf\n", difftime(end, start));

執行結果：

start time: Fri Jul 28 09:48:25 2017

end time: Fri Jul 28 09:48:26 2017

duration: 1.000000

總結：C標準庫中的函式，可移植性最好，效能也很穩定，但精度太低，只能精確到秒，對於一般的事件計時還算夠用，而對運算時間的計時就明顯不夠用了。

clock()函式與clock_t型別

標頭檔案：time.h

函式簽名：clock_t clock(void)

說明：該函式返回值是硬體滴答數（未加工的程式啟動時開始經過的處理器時間），只有計算呼叫兩次clock的返回值才有意義，要換算成秒，需要除以CLOCKS_PER_SEC（每秒中的滴答數），VC中定義如下：

#define CLOCKS_PER_SEC  ((clock_t)1000)

當CPU被多個程序共享，clock返回值可能慢於真實時鐘，而如果一個程序內有多個執行緒或者多核處理，clock返回值可能快於真實時鐘。

注意：在32位機器上clock_t為32bit，所以clock_t在2147483648(2147秒或36分)後會回滾(即小於零)。

示例：

示例1

    clock_t start, end;
    start = clock();
    _sleep(1234);
    end = clock();
    double duration = ((double)end - start) / CLOCKS_PER_SEC;
    printf("%f second", duration);

執行結果：

1.234000 second

示例二：

    clock_t start, end;
    start = clock();
    _sleep(1234);
    end = clock();
    int duration = end - start;
    printf("%d millisecond", duration);

執行結果：

1234 millisecond

總結：可以精確到毫秒，適合一般場合的使用。

timespec_get()函式與timespec型別

標頭檔案：time.h

函式簽名：int timespec_get( struct timespec *ts, int base) （since C11）

說明：以base為基底，將當前計算機紀元時間填充到ts地址中。

timespec結構體定義如下：

    struct timespec
    {
        time_t tv_sec;  // Seconds - >= 0
        long   tv_nsec; // Nanoseconds - [0, 999999999]
    };

timespec精度是納秒級。

C11標準中定義TIME_UTC為通用協調時間，並推薦使用TIME_UTC作為base基底。

示例：

    struct timespec start, end;
    timespec_get(&start, TIME_UTC);
    _sleep(1234);
    timespec_get(&end, TIME_UTC);

    char buffer[128];
    strftime(buffer, sizeof(buffer), "%Y/%m/%d %T", gmtime(&start.tv_sec));
    printf("start time: %s.%ld\n", buffer, start.tv_nsec);
    strftime(buffer, sizeof(buffer), "%Y/%m/%d %T", gmtime(&end.tv_sec));
    printf("end time: %s.%ld\n", buffer, end.tv_nsec);

    time_t d_sec = end.tv_sec - start.tv_sec;
    long d_nsec = end.tv_nsec - start.tv_nsec;
    long duration = d_sec*1E9 + d_nsec;
    printf("duration: %ld nanosecond\n", duration);

執行結果：

start time: 2017/07/28 04:34:26.577550200
end time: 2017/07/28 04:34:27.811685800
duration: 1234135600 nanosecond

總結：C11標準庫函式，跨平臺特性好，精度能達到納秒級，但是需要編譯器支援C11。

以上是C語言標準庫提供的函式，跨平臺特性較好，下面的幾個是特定平臺的API，所以視情況使用。

timeGetTime()函式

標頭檔案：timeapi.h（Windows.h中已經包括該標頭檔案）

函式簽名：DWORD timeGetTime(void)

庫：Winmm.lib；Dll：Winmm.dll

說明：返回系統時間，以毫秒為單位。

timeGetTime函式返回值是一個DWORD(32bit)，會在0到232之間迴圈，大約49.71天。如果使用這個返回值作為控制語句的條件可能會出現問題，所以建議使用這個函式計算兩個時間點之間的間隔。

timeGetTime函式的預設精度可以達到5毫秒或者更多，這個精度依賴於機器。可以使用timeBeginPeriod和timeEndPeriod函式增加timeGetTime的精度。timeGetTime返回的兩個連續值之間的最小間隔可以和timeBeginPeriod和timeEndPeriod設定的最小週期一樣大。

timeGetTime以DWORD儲存時間

timeGetSystemTime以MMTIME結構體儲存時間

示例：

示例一：

#include<Windows.h>
#pragma comment(lib,"Winmm.lib")
int main() {
    DWORD start, end;
    start = timeGetTime();
    Sleep(1234);
    end = timeGetTime();
    printf("%d\n", end - start);
}

執行結果：

1235

示例二：

#include<Windows.h>
#pragma comment(lib,"Winmm.lib")
int main() {
    DWORD start, end;
    timeBeginPeriod(1);
    start = timeGetTime();
    Sleep(1234);
    end = timeGetTime();
    timeEndPeriod(1);
    printf("%d\n", end - start);
}

執行結果：

1234

GetTickCount函式

標頭檔案：Winbase.h（Windows.h中已經包括該標頭檔案）

函式簽名：DWORD WINAPI GetTickCount(void);

庫：Kernel32.lib；Dll：Kernel32.dll

說明：返回系統啟動後的時間，單位為毫秒。

GetTickCount功能只限於系統定時器，精度在10毫秒到16毫秒之間。GetTickCount的精度不受GetSystemTimeAdjustment函式影響。

該函式以DWORD(32bit)儲存時間，如果系統連續執行49.7天，將會迴圈到0，為避免這個影響，建議使用GetTickCount64函式

示例：

#include<Windows.h>

int main() {
    DWORD start, end;
    start = GetTickCount();
    Sleep(1234);
    end = GetTickCount();
    printf("%d\n", end - start);
}

執行結果：

1234

QueryPerformanceCounter()、QueryPerformanceFrequency()高精度時間

標頭檔案：Winbase.h (Windows.h中已經包括該標頭檔案)

函式簽名：

• BOOL WINAPI QueryPerformanceCounter(
  _Out_ LARGE_INTEGER *lpPerformanceCount
  );

• BOOL WINAPI QueryPerformanceFrequency(
  _Out_ LARGE_INTEGER *lpFrequency
  );

庫：Kernel32.lib；Dll：Kernel32.dll

說明：QueryPerformanceFrequency獲取CPU時鐘頻率；QueryPerformanceCounter獲取CPU時鐘計數器的當前值。通過這兩個函式可以計算兩點之間的時間間隔，精度為微妙級別。

LARGE_INTEGER定義如下：

typedef union _LARGE_INTEGER {
    struct {
        DWORD LowPart;
        LONG HighPart;
    } DUMMYSTRUCTNAME;
    struct {
        DWORD LowPart;
        LONG HighPart;
    } u;
    LONGLONG QuadPart;
} LARGE_INTEGER;

示例：

#include<Windows.h>

DWORD64 ObtainCurrentTime() {
    LARGE_INTEGER num;
    QueryPerformanceCounter(&num);
    return num.QuadPart;
}

DOUBLE ComputeDuration(DWORD64 end, DWORD64 start) {
    LARGE_INTEGER frequency;
    QueryPerformanceFrequency(&frequency);
    return (DOUBLE)(end - start) / frequency.QuadPart;
}

int main() {
    DWORD64 start, end;
    start = ObtainCurrentTime();
    Sleep(1234);
    end = ObtainCurrentTime();
    DOUBLE duration = ComputeDuration(end, start);
    printf("%lf microsecond", duration);
}

執行結果：

1.234634 microsecond