一、介绍与概述
gettimeofday是一个C/C++中的Unix系统调用函数，主要用于获取当前时间和日期。它提供微秒级时间精度和当前时间距离系统启动时间的秒数。gettimeofday 的函数原型定义如下：
int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);
其中，tv是返回的时间值，tz是一个指向 time zone 信息的指针，通常置为 NULL。
二、使用实例
以下是一个简单的使用实例，展示如何使用 gettimeofday 函数获取当前时间：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/time.h>
int main() {
struct timeval tv;
gettimeofday(&tv, NULL);
printf("Seconds since Jan. 1, 1970: %ld\n", tv.tv_sec);
printf("Microseconds: %d\n", tv.tv_usec);
return 0;
}
在这个示例中，tv.tv_sec 是从 Unix 系统的“纪元”（1970 年 1 月 1 日 00:00:00 UTC）到此刻所经过的秒数，不包括闰秒；tv.tv_usec 是微秒级别的当前时间。
三、时间格式转换
我们有时需要使用 C/C++ 编写程序，以便将它们与其他语言或系统进行通信，例如 Python 或 Java。在这种情况下，我们需要将 Unix 时间（以自 1970 年 1 月 1 日 00:00:00 UTC 以来的秒数表示）转换为其他时间格式。
以下是一个将 Unix 时间转换为日期时间的示例：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <sys/time.h>
int main() {
struct timeval now;
struct tm *tm_now;
char s_time[32];
gettimeofday(&now, NULL);
tm_now = localtime(&now.tv_sec);
strftime(s_time, sizeof(s_time), "%Y-%m-%d %H:%M:%S", tm_now);
printf("%s.%d\n", s_time, (int) now.tv_usec);
return 0;
}
在这里，我们使用 localtime 函数将 Unix 时间转换为结构 tm 的时间结构，然后使用 strftime 函数将 tm 结构格式化为日期字符串。
四、时间差计算
有时，我们需要计算两个时间之间的时间差，以便测量时间执行花费的 CPU 计算时间或测量延迟等。以下是使用 gettimeofday 计算程序执行持续时间的示例：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/time.h>
int main() {
struct timeval start, end;
gettimeofday(&start, NULL);
// 执行某个耗时的任务
gettimeofday(&end, NULL);
double elapsed = (end.tv_sec - start.tv_sec) * 1000.0; // ms
elapsed += (end.tv_usec - start.tv_usec) / 1000.0; // ms
printf("Elapsed time: %.2f ms\n", elapsed);
return 0;
}
在这里，我们使用 gettimeofday 函数获取任务开始和结束的时间，并计算它们之间的时间差。
五、性能提升方式
在大数据环境下，当前时间非常频繁地被请求，这就需要考虑优化获取当前时间的性能，以下是几种优化方式：
- 使用 clock_gettime() 函数代替 gettimeofday() 函数，在性能上更有优势。
- 在内存中缓存当前时间并定时刷新，以此减少系统调用的使用频率。
- 使用线程局部存储的方法缓存当前时间。
六、总结
gettimeofday 常用于计算程序执行时间、定时器等场景中。它提供了非常精确的时间精度和距离系统启动时间的秒数。在程序优化中，我们可以考虑减少系统调用次数、在内存中缓存当前时间、使用 clock_gettime() 函数等方式来提高性能。
