UNIX及Linux的時間系統是由「新紀元時間」Epoch開始計算起,單位爲秒,Epoch則是指定爲1970年一月一日凌晨零點零分零秒,格林威治時間。<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />
目前大部份的UNIX系統都是用32位元來記錄時間,正值表示爲1970以後,負值則表示1970年以前。我們可以很簡單地計算出其時間領域:
2^31/86400(s) = 24855.13481(天) ~ 68.0958(年)
1970+68.0958 = 2038.0958
1970-68.0958 = 1901.9042
時間領域爲[1901.9042,2038.0958]。
準確的時間爲2038年一月十八日星期一晚上十點十四分七秒。那一刻,時間將會轉爲負數,變成1901年十二月十三日黑色星期五下午三點四十五分五十二秒,然後Jason就會跑出來用斧頭砸掉您的電腦。
這就是所謂的UNIX 2038 BUG,或者您也可戲稱爲Jason hatchet bug。在大部份的UNIX上,並沒有所謂Y2K問題,不過都有2038年問題。
在一些64位元的平臺上,例如Digital Alpha、SGI、Sparc等等,則用64位元來表示時間。
2^63/86400 ~ 1E14(天) ~ 2.92E11(年)
大約是292億年。
因此,使用64位元的電腦可能會有Armageddon bug的問題。屆時位於獵戶座旋臂的太陽,已經是黑矮星或暗黑物質,獵戶座旋臂大概也已經被重力波震斷,銀河系大概則已經變成小型似星體了。
雖然許多人認爲UNIX的2038年問題會隨着科技的進步,而將電腦逐步汰換成64位元電腦,因此無須擔心。但我個人相信,在2038年,依然會有許多狀況出現。因爲,就事實而言,目前許多UNIX系統都有足夠的能力服役到2038年而毫無問題。因此,如果有意添購電腦主機,而且有預期會使用到那個時候,最好是選購64位元電腦,確認只有世界末日問題(除非您想要把資料流傳給下一個宇宙,那就要另當別論了)。
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取得當前時間
在所有的UNIX下,都有個time()的函數
#include
time_t time(time_t *t);
這個函數會傳回從epoch開始計算起的秒數,如果t是non-null,它將會把時間值填入t中。
對某些需要較高精準度的需求,Linux提供了gettimeofday()。
#include
#include
int gettimeofday(struct timeval * tv,struct timezone *tz);
int settimeofday(const struct timeval * tv,const struct timezone *tz);
struct timeval {
int tv_sec;
int tv_usec;
};
其中tv_sec是由凌晨開始算起的秒數,tv_usec則是微秒(10E-6 second)。
struct timezone {
int tv_minuteswest;
int tv_dsttime;
};
tv_minuteswest是格林威治時間往西方的時差,tv_dsttime則是時間的修正方式。
在Linux下timezone的使用已經廢除而不再使用。因爲有許多地區都有日光節約時間,日光節約時間的使用與否,往往與無可預測的政治因素相關,沒有簡單的方法來實作這項設計。
在sys/time.h中,有三個有用的巨集用於操作timeval:
#define timerisset(tvp) ((tvp)->tv_sec || (tvp)->tv_usec)
#define timercmp(tvp, uvp, cmp)
((tvp)->tv_sec cmp (uvp)->tv_sec ||/
(tvp)->tv_sec == (uvp)->tv_sec &&/
(tvp)->tv_usec cmp (uvp)->tv_usec)
#define timerclear(tvp) ((tvp)->tv_sec = (tvp)->tv_usec = 0)
timerisset檢查tvp是否有被設定值進去,timercmp比較時間,timerclear設tvp爲零。
cmp爲比較操作子如">"、"<"、"=="等等。
在POSIX.1b的即時處理標準中允許較高的時間解析度。
struct timespec
{
long int tv_sec;
long int tv_nsec;
};
tv_nsec是nano second(10E-9 second)。
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時間表述
電腦使用秒及epoch來表示其時間,但對人腦來說實在太殘忍了一點,大概沒有人可以用人腦來計算。因此,UNIX下提供了其它兩種基本方式來表述時間,struct tm及文字格式時間。
struct tm
{
int tm_sec;
int tm_min;
int tm_hour;
int tm_mday;
int tm_mon;
int tm_year;
int tm_wday;
int tm_yday;
int tm_isdst;
};
tm_sec表「秒」數,在[0,61]之間,多出來的兩秒是用來處理跳秒問題用的。
tm_min表「分」數,在[0,59]之間。
tm_hour表「時」數,在[0,23]之間。
tm_mday表「本月第幾日」,在[1,31]之間。
tm_mon表「本年第幾月」,在[0,11]之間。
tm_year要加1900表示那一年。
tm_wday表「本第幾日」,在[0,6]之間。
tm_yday表「本年第幾日」,在[0,365]之間,閏年有366日。
tm_isdst表是否爲「日光節約時間」。
struct tm格式時間函數
struct tm * gmtime(const time_t * t);
轉換成格林威治時間。有時稱爲GMT或UTC。
struct tm * localtime(const time_t *t);
轉換成本地時間。它可以透過修改TZ環境變數來在一臺機器中,不同使用者表示不同時間。
time_t mktime(struct tm *tp);
轉換tm成爲time_t格式,使用本地時間。
tme_t timegm(strut tm *tp);
轉換tm成爲time_t格式,使用UTC時間。
double difftime(time_t t2,time_t t1);
計算秒差。
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文字時間格式函數
char * asctime(struct tm *tp);
char * ctime(struct tm *tp);
這兩個函數都轉換時間格式爲標準UNIX時間格式。
Mon May 3 08:23:35 1999
ctime一律使用當地時間,asctime則用tm結構內的timezone信息來表示。
size_t strftime(char *str,size_t max,char *fmt,struct tm *tp);
strftime有點像sprintf,其格式由fmt來指定。
%a : 本第幾天名稱,縮寫。
%A : 本第幾天名稱,全稱。
%b : 月份名稱,縮寫。
%B : 月份名稱,全稱。
%c : 與ctime/asctime格式相同。
%d : 本月第幾日名稱,由零算起。
%H : 當天第幾個小時,24小時制,由零算起。
%I : 當天第幾個小時,12小時制,由零算起。
%j : 當年第幾天,由零算起。
%m : 當年第幾月,由零算起。
%M : 該小時的第幾分,由零算起。
%p : AM或PM。
%S : 該分鐘的第幾秒,由零算起。
%U : 當年第幾,由第一個日開始計算。
%W : 當年第幾,由第一個一開始計算。
%w : 當第幾日,由零算起。
%x : 當地日期。
%X : 當地時間。
%y : 兩位數的年份。
%Y : 四位數的年份。
%Z : 時區名稱的縮寫。
%% : %符號。
char * strptime(char *s,char *fmt,struct tm *tp);
如同scanf一樣,解譯字串成爲tm格式。
%h : 與%b及%B同。
%c : 讀取%x及%X格式。
%C : 讀取%C格式。
%e : 與%d同。
%D : 讀取%m/%d/%y格式。
%k : 與%H同。
%l : 與%I同。
%r : 讀取"%I:%M:%S %p"格式。
%R : 讀取"%H:%M"格式。
%T : 讀取"%H:%M:%S"格式。
%y : 讀取兩位數年份。
%Y : 讀取四位數年份。
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進入「冬眠狀態」:Sleeping
unsigned int sleep(unsigned int seconds);
sleep()會使當前程序陷入「冬眠」seconds秒,除非收到「不可抵」的信號。
如果sleep()沒睡飽,它將會返回還需要補眠的時間,否則一般返回零。
void usleep(unsigned long usec);
usleep與sleep()類同,不同之處在於秒的單位爲10E-6秒。
int select(0,NULL,NULL,NULL,struct timeval *tv);
可以利用select的實作sleep()的功能,它將不會等待任何事件發生。
int nanosleep(struct timespec *req,struct timespec *rem);
nanosleep會沉睡req所指定的時間,若rem爲non-null,而且沒睡飽,將會把要補眠的時間放在rem上。
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定時鬧鐘:Interval Timers
定時鬧鐘一但啓動後,會定期送信號給進程,讀者最好要解一下signal的處理。
struct itimerval {
struct timeval * it_interval;
struct timeval * it_value;
};
unsigned int alarm(unsigned int seconds);
alarm()會在seconds時,送出SIGALRM信號,這不是「定期」的。
int getitimer(int which,struct itimerval *val);
讀取which指定的Timer當前狀態。
int setitimer(int which,struct itimerval *val,struct itimerval *old);
設定which指定的Timer當前狀態。
每個進程都有三個定期鬧鐘(which參數):
ITIMER_REAL :
以系統真實的時間來計算,它送出SIGALRM信號。
ITIMER_VIRTUAL :
以該進程真正有執行的時間來計算,它送出SIGVTALRM信號。
ITIMER_PROF :
以進程真正有執行及在覈心中所費的時間來計算,它送出SIGPROF信號。
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人類的極限:由於太空充斥各種輻射線,太空飛行會無可避免地,造成太空人每年約1%的腦細胞壞死,在他完成任務之前,頭髮已經變成白了。因此,人類無法長期進行太空探險。
解決方式:派道家煉氣士出任太空任務。