C中的time（）函数是如何工作的？

有谁知道

time（）

函数是如何工作的

我纯粹出于好奇在网上寻找实现，但只能找到的NetBSD实现

是否有任何内容描述了计算时间的过程（非系统特定或系统特定）

注意：我不是在寻找如何使用

time（）

的答案，而是在我调用它时它在幕后是如何工作的

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C规范没有说明库函数是如何工作的。它只说明可观察到的行为。内部工作既依赖于编译器，也依赖于平台

简介

    #include <time.h>
    time_t time(time_t *timer);

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C规范没有说明库函数是如何工作的。它只说明可观察到的行为。内部工作既依赖于编译器，也依赖于平台

简介

    #include <time.h>
    time_t time(time_t *timer);

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在操作系统内核或CPU相关硬件的深处，有一个时钟振荡器以某个频率f运行。出于示例的目的，让我们假设它以1kHz或每秒1000个周期运行。振荡器的每个周期触发一个CPU中断

还有一个低级计数器

c

。每次触发时钟中断时，操作系统都会使计数器递增。目前，我们可以想象它会增加1，尽管在实践中通常不是这样

当计数器的值递增时，操作系统也会检查计数器的值。当

c

等于1000时，这意味着正好一秒钟过去了。此时，操作系统会做两件事：

它增加另一个计数器变量，这个变量以秒为单位跟踪一天中的实际时间。我们将把这个计数器称为

t

它将

c

重置为0

最后，当调用

time（）

时，内核只返回

t

的当前值。这很简单，真的

嗯，事实上，它比那要复杂一些。我忽略了计数器

t

的值最初是如何设置的，操作系统是如何确保振荡器以正确的频率运行的，以及其他一些细节

当操作系统启动时，如果它在PC、工作站、大型机或其他“大型”计算机上，它通常有一个电池供电的实时时钟，可以用来设置

t

的初始值。（另一方面，如果我们谈论的CPU是嵌入式微控制器，那么它可能没有任何类型的时钟，所有这些都是没有意义的，

time（）

根本没有实现。）

另外，当您（以root用户身份）调用

settimeofday

时，您基本上只是提供了一个值以插入内核的

t

计数器

当然，在大多数系统上，NTP都忙于保持系统的时间最新

NTP可以通过两种方式做到这一点：

如果它注意到

t

太远了，它可以将其设置为一个新值，或多或少就像

settimeofday（）

所做的那样

如果它注意到

t

只差一点点，或者如果它注意到基础振荡器的计数频率不正确，它可以尝试调整该频率

调整频率听起来很简单，但细节可能会变得相当复杂。您可以想象，基础振荡器的频率f被稍微调整了一下。或者，您可以想象，当时间中断触发时，添加到

c

的增量会稍微调整

特别是，通常情况下，内核不会在每个计时器中断时向

c

添加1，当

c

达到1000时，这表示一秒钟过去了。更可能的是，内核会在每个计时器中断时向

c

添加一个类似1000000的数字，这意味着它会等到

c

达到100000000之后，才决定一秒钟过去了。通过这种方式，内核可以对时钟频率进行更细粒度的调整：如果事情运行得有点慢，它可以改变主意，在每个计时器中断时向

c

添加1000001，这将使事情运行得稍微快一点。（正如你很容易看到的，大约是百万分之一。）

我还忽略了一件事，

time（）

不是询问系统时间的唯一方法。您还可以进行调用，如

gettimeofday（）

，它为您提供以秒+微秒（

struct timeval

）表示的亚秒时间戳，或

clock\u gettime（）

，它为您提供以秒+纳秒（

struct timespec

）表示的亚秒时间戳。这些措施是如何实施的？好的，内核不仅可以读取

t

的值，还可以查看

c

以查看它到下一秒有多远。特别是，如果

c

的计数高达100000000，那么内核可以通过将

c

乘以1000得到微秒，也可以通过直接返回

c

得到纳秒

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两个脚注：

（1） 如果我们已经调整了频率，并且我们在每个低电平定时器节拍上向

c

添加1000001，

c

通常不会精确地达到100000000，因此在决定是否增加

t

时，测试必须涉及大于或等于的条件，我们必须从

c

中减去100000000，而不仅仅是清除它。换句话说，代码看起来像

if(c >= 1000000000) {
    t++;
    c -= 1000000000;
}

（2） 由于

time（）

和

gettimeofday（）

是两种最简单的系统调用，并且由于调用它们的程序（根据定义）可能会由于系统调用开销而对任何延迟特别敏感，因此这些调用最有可能基于