struct timespec详解

一、timespec是什么

struct timespec是C/C++语言中用来表示时间的结构体。它包含了两个long类型的成员变量：tv_sec和tv_nsec。tv_sec表示自1970年1月1日00:00:00 UTC以来的秒数，tv_nsec表示tv_sec之后的纳秒数。timespec很常见于操作系统中，包括时间戳、睡眠以及定时器等功能都需要用到timespec。

二、timespec使用方法

在使用timespec之前需要引用头文件。下面是一个简单使用timespec的示例：


struct timespec start, end;
clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &start); // 记录起始时间
... // 要计时的代码段
clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &end); // 记录结束时间
double duration = end.tv_sec - start.tv_sec + (end.tv_nsec - start.tv_nsec) / 1000000000.0; // 计算耗时

上述代码片段中利用了clock_gettime函数来获得当前的时间，并记录在start和end这两个timespec结构体中。同时，我们可以通过tv_sec和tv_nsec的差值来计算出代码段的耗时。

三、timespec的应用场景

1. 睡眠。以Linux为例，可以使用nanosleep函数来实现睡眠。nanosleep函数的第二个参数就是一个timespec结构体，用来指定要睡眠的时间。


#include 

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

上述代码片段中，我们通过将毫秒转换为秒和纳秒来设置ts结构体中的tv_sec和tv_nsec成员变量，然后传递给nanosleep函数实现睡眠。

2. 定时器。以Linux定时器为例，使用timerfd_create函数创建一个用于定时的文件描述符，然后可以使用read函数来获取定时器的状态。read函数将在超时期满后返回，因此可以利用它来实现定时器。


#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;
}

上述代码中我们使用timerfd_create函数来创建定时器的文件描述符，然后设置定时器的超时时间（以秒和纳秒为单位）。之后使用timerfd_settime函数将设置好的超时时间应用于定时器描述符。调用read函数后定时器将在超时后返回。

四、timespec的注意事项

1. 结构体成员变量的单位是秒和纳秒，因此在进行计算时需要注意单位转换；

2. timespec只适用于持续时间和时间戳等没有时区概念的场景，无法表示跨越多个时区的时间;

3. 特殊的timespec常量在头文件中预定义，如{0, 1000000}表示1毫秒。