14. 시간

시간 개요

프로그래밍을 하다 보면 시간에 대해 주요해질 때가 많다.
예를 들어,
- 현재 시간을 획득하여 로그와 같은 정보를 출력한다던지,
- 일정 시간을 기다리는 루틴을 작성한다던지,
- 혹은 특정 기능이 수행한 시간을 감시한다던지 등
- 시간에 대한 개념을 활용하여 많은 유용한 프로그램을 개발할 수 있다.

리눅스 시스템의 기원 시간

리눅스 시스템은 1970년 1월 1일 00:00:00 UTC (협정 세계시, Universal Time Coordinate)
로 정의된 기원(epoch)부터 경과된 절대 시간을 초로 표현한다.

리눅스에서 시간을 나타내는 자료구조

typedef long time_t;
- 에 정의되어 있다.
- 기원 시간 이후 경과한 초를 숫자로 표현한다.

마이크로 초

#include <sys/time.h> 
struct timeval {
time_t tv_sec;                /* 초 */
suseconds_t tv_usec;   /* 마이크로 초 */
};

나노 초

#include <time.h>
struct timespec {
time_t tv_sec;        /* 초 */
long tv_nsec;         /* 나노 초 */
};

상세 시간 정보

#include <time.h>
struct tm {
int tm_sec;     /* 초 */
int tm_min;     /* 분 */
int tm_hour;   /* 시 (0 ~ 23) */
int tm_mday;  /* 월 경과일 */
int tm_mon;    /* 월 (0~11) */
int tm_year;    /* 년 (1900년 이후 경과 값) */
int tm_wday;   /* 주 경과일 (0 ~ 6 일요일 이후 경과 값) */ 
int tm_yday;    /* 연 경과일 */ 
int tm_isdst;    /* 섬머타임 여부 */
#if def _BSD_SOURCE 
long tm_gmtoff;             /* GMT 시간대 오프셋 */
const char *tm_zone;    /* 시간대 약어 */
#endif 
};

현재 시간 획득

#include <time.h> 

time_t time (time_t *t);

time() 함수를 이용하면 기원 시간(1970년 1월 1일 00:00:00) 이후 경과한 현재 시간을 초 단위로 표현하여 반환한다.
t가 NULL이 아니라면 현재 시간을 t 포인터에 기록한다.
에러 발생 시 -1 반환 후 errno 설정
- EFAULT - 유효하지 않은 t 값

예시
```
#include <stdio.h> 
#include <time.h>
```

int main() { printf("time returned: %ld\n", (long)time(NULL)); return 0; }


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### 현재 시간 획득 (마이크로 초)
``` c
#include <sys/time.h>

int gettimeofday (struct timeval *tv, struct timezone *tz);

성공 시 tv가 가리키는 timeval 구조체에 기원 시간 이후 경과한 현재 시각을 기록하고 0 반환한다.
- tz 는 사용하지 않음 NULL
실패 시 -1 반환하고 errno를 설정한다.
- EFAULT - 유효하지 않은 tv 값

예시


#include <stdio.h> 
#include <sys/time.h>

int main() { struct timeval tv; int ret;

ret = gettimeofday(&tv, NULL); 
if (ret == -1) {
    perror("gettimeofday error: ");
    return -1; 
}

printf("seconds = %ld, useconds = %ld\n", (long)tv.tv_sec, (long)tv.tv_usec);

}


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### 현재 시간 획득 (나노 초)
``` c
#include <time.h>

int clock_gettime (clockid_t clock_id, struct timespec *ts);

성공 시 0을 반환하고, clock_id로 지정한 시계의 현재 시간을 ts에 저장한다.
실패 시 -1을 반환하고, errno를 설정한다.
- EFAULT : 유효하지 않은 ts
- EINVAL : 유효하지 않은 clock_id
clock id
- CLOCK_REALTIME : 시스템에서 사용하는 실시간 시계
- CLOCK_MONOTONIC : 시스템 시동과 같이 불특정 시점부터 경과한 시간
- CLOCK_MONOTONIC_RAW : CLOCK_MONOTONIC과 유사, 시간이 뒤틀렸을 때 조정되지 않음
- CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID : 프로세스에서 지원(사용 가능한)되는 고해상도 시계
- CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID : CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID와 유사, 프로세스 스레드별 유일한 시계

현재 시간 설정

#include <time.h> 

int stime (time_t *t);

성공 시 시스템 시간을 t 값으로 설정하고 0 반환하고, 실패 시 -1 반환하며, errno를 설정한다.
- EFAULT : 유효하지 않은 t 값
- EPERM : 권한이 없음(root 관리자가 아님)

#include <sys/time.h>

int settimeofday (const struct timeval *tv, const struct timezone *tz);

성공 시 시스템 시간을 tv 값으로 설정하고 0 반환하고, 실패 시 -1을 반환하며, errno를 설정한다.
- gettimeofday()와 마찬가지로 tz 값 NULL

#include <time.h>

int clock_settime (clockid_t clock_id, const struct timespec *ts);

성공 시 clock_id로 지정한 시계를 ts로 지정한 시간으로 설정하고 0 반환하며, 실패 시 -1 반환하고, errno를 설정한다.
- 설정 가능한 시계는 CLOCK_REALTIME

시간 유틸리티

#include <time.h>

char * ctime (const time_t *timep);
char * ctime_r (const time_t *timep, char *buf);

ctime()은 time_t 자료구조를 문자열 형태로 변환한다.
실패시 NULL을 반환한다.

예시
```
#include <stdio.h> 
#include <time.h>
```

int main() { time_t t = time(NULL); printf("time: %s", ctime(&t)); return 0; }


<br><br>

- `_r 계열 함수`들의 의미는?
     * 재진입 함수(Reentrancy)를 의미한다.
- 초기 POSIX.1에 기반한 C 함수들은 단일 스레드 프로세스 환경을 가정하고 만들어졌다.
- 멀티스레드 환경에서 재진입 가능한지 여부를 보장할 수 없다.
    * 스레드 내에서 재진입이 불가능한 함수 호출 시 인자 데이터 내용을 변경한다든지 하여 결과값의 정합성을 보장하지 못하기 때문이다.
- 재진입 불가능한 함수 
    * 예: asctime(), gmtime(), ctime(), localtime() 등
- 이 문제를 해결하기 위해 _r이 붙은 별도의 함수 지정 
    * 예: asctime_r(), gmtime_r(), ctime_r(), localtime_r()

<br>

``` c
#include <time.h>

struct tm * gmtime (const time_t *timep);
struct tm * gmtime_r (const time_t *timep, struct tm *result);

struct tm * localtime (const time_t *timep);
strcut tm * localtime_r (const time_t *timep, struct tm *result);

gmtime()은 time_t를 tm 구조체로 변환하여 UTC 시간대로 표현한다.
localtime()은 time_t를 tm 구조체로 변환하여 사용자 시간대로 표현한다

double difftime (time_t time1, time_t time0);

difftime()은 두 time_t 값의 차이를 double 타입으로 반환한다.
- (double) (time1 - time0) 와 동일

#include <stdio.h> 
#include <time.h>

int main()
{
    time_t t = time(NULL); 
    struct tm *tm1, *tm2;

    tm1 = gmtime(&t); 
    tm2 = localtime(&t); 
    if (!tm1 || !tm2) {
        perror("gmtime, localtime error: ");
        return -1; 
    }

    printf("%d %d %d %d:%d:%d\n", tm1->tm_year+1900, tm1->tm_mon+1, tm1->tm_mday, tm1->tm_hour, tm1->tm_min, tm1->tm_sec);
    printf("%d %d %d %d:%d:%d\n", tm2->tm_year+1900, tm2->tm_mon+1, tm2->tm_mday, tm2->tm_hour, tm2->tm_min, tm2->tm_sec);

    return 0; 
}

잠들기

#include <unistd.h>

unsigned int sleep(unsigned int seconds); 
int usleep(useconds_t usec);

sleep()은 초 단위 잠들기, usleep()은 마이크로 초 단위 잠들기
- useconds_t는 unsigned int 타입

#include <time.h>

int nanosleep(const struct timespec *rqtp, struct timespec *rmtp);

호출 성공 시 rqtp로 명시한 시간 동안 잠들며 0 반환한다.
- 시그널이 방해 시 rqtp로 명시한 시간 전에 리턴될 수 있다.
- -1 리턴하고, errno = EINTR
- rmtp가 NULL이 아니라면 rqtp 시간만큼 잠들지 못하고 남은 시간을 rmtp에 저장한다.

retry:
ret = nanosleep (&req, &rem); 
if (ret) {
    if (errno == EINTR) { 
        req.tv_sec = rem.tv_sec; 
        req.tv_nsec = rem.tv_nsec; 
        goto retry;
    }
    perror("nanosleep error: "); 
}

tonykang22 / study

[리눅스 개발환경] 14. 시간 #85