c - gettimeofday() 微秒不限于秒以下

Question

当我输出的微秒字段时gettimeofday()，我注意到微秒字段大于 1,000,000。有人知道为什么吗？这是否意味着我一直在解释gettimeofday()错误？

作为记录，我的假设是当前时间（以微秒为单位）gettimeofday()如下：

struct timeval ts;
gettimeofday(&ts, NULL); 
printf("%zu", ts.tv_sec * 1000000 + ts.tv_usec);

编辑：这是导致问题的代码。在下面的评论之后， printf() 可能有问题。

struct timeval curr_time;
gettimeofday(&curr_time, NULL);
printf("Done-arino! Onto the matrix multiplication (at %zu s, %03zu ms)\n", curr_time.tv_sec, curr_time.tv_usec);

// Matrix Multiplication
struct timeval start_tv, end_tv, elapsed_tv;
gettimeofday(&start_tv, NULL);
for (i = 0; i < N; i++)
    for (j = 0; j < N; j++)
        for (k = 0; k < N; k++)
            C[i][j] += A[i][k] * B[k][j];
gettimeofday(&end_tv, NULL);
timersub(&end_tv, &start_tv, &elapsed_tv);

// Print results
printf("Elapsed time: %zu s, %03zu ms\n", elapsed_tv.tv_sec, elapsed_tv.tv_usec / 1000);

score 1 · Accepted Answer

一次成功后gettimeofday，是的，tv_usec保证严格小于1000000。

如果您（认为您）看到 1000000 或更大的值，那么是的，很可能您做错了什么。

一个常见的错误是天真地添加或减去两个值，而没有在and字段struct timeval之间实现适当的进位或借位，这很容易导致（错误和错误的）值大于 1000000。（在您编辑的帖子中，您提到减去时间规格，但是您使用的是系统提供的功能，应该可以正确借用。）tv_sectv_usectv_usectimersub

如果您使用的是 astruct timespec而不是struct timeval，并且正在进行闰秒，并且如果您（奇迹般地）使用实现了Markus Kuhn 在https://www.cl.cam.ac上提出的时钟类型的 OS 内核。 uk/~mgk25/posix-clocks.html，您会看到大于 1000000000 的值，但这是很多“如果”。（据我所知，没有一个广泛使用的内核曾经实现过。）CLOCK_UTCtv_nsecCLOCK_UTC

score 0 · Accepted Answer

您的printf格式有问题，可能会导致此问题。

该%zu格式用于打印size_t值。但既没有tv_sec也没有tv_usectype size_t。

在现代系统上，size_t很可能是 64 位。但是，如果两者tv_sec都不tv_usec是，printf将会非常错误地打印这些值。

我把你printf的 s改成了

printf("Done-arino! Onto the matrix multiplication (at %ld s, %03u ms)\n",
        curr_time.tv_sec, curr_time.tv_usec);

和

printf("Elapsed time: %ld s, %03u ms\n",
        elapsed_tv.tv_sec, elapsed_tv.tv_usec / 1000);

不过，这些对您来说不一定是正确的——这取决于您的系统对tv_secand的特定选择tv_usec。

score 0 · Accepted Answer

您需要展示一些更有说服力的代码，并确定您遇到问题的平台。

例如：

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

int main(void)
{
    while (1)
    {
        struct timeval ts;
        if (gettimeofday(&ts, 0) == 0 && ts.tv_usec >= 1000000)
            printf("%lu s; %lu µs\n", (long)ts.tv_sec, (long)ts.tv_usec); 
    }
    return 0;
}

非常繁忙的循环有点令人讨厌。也许您应该nanosleep()在每次迭代中使用睡眠一两微秒：

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

int main(void)
{
    while (1)
    {
        struct timeval tv;
        if (gettimeofday(&tv, 0) == 0 && tv.tv_usec >= 1000000)
            printf("%lu s; %lu µs\n", (long)tv.tv_sec, (long)tv.tv_usec); 
        struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 2000 };
        nanosleep(&ts, 0);
    }
    return 0;
}

或者，包括一个进度表来证明代码正在运行：

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

    int main(void)
    {
        size_t loop_count = 0;
        size_t line_count = 0;

        while (1)
        {
            struct timeval tv;
            if (gettimeofday(&tv, 0) == 0 && tv.tv_usec >= 1000000)
                printf("%lu s; %lu µs\n", (long)tv.tv_sec, (long)tv.tv_usec); 
            struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 2000 };
            nanosleep(&ts, 0);
            if (++loop_count > 100000)
            {
                loop_count = 0;
                putchar('.');
                line_count++;
                if (line_count >= 50)
                {
                    putchar('\n');
                    line_count = 0;
                }
                fflush(stdout);
            }
        }
        return 0;
    }

`timersub()`

在 Ubuntu 16.04 LTS VM 上，我可以找到/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/time.h包含宏的文件：

# define timersub(a, b, result)                                               \
  do {                                                                        \
    (result)->tv_sec = (a)->tv_sec - (b)->tv_sec;                             \
    (result)->tv_usec = (a)->tv_usec - (b)->tv_usec;                          \
    if ((result)->tv_usec < 0) {                                              \
      --(result)->tv_sec;                                                     \
      (result)->tv_usec += 1000000;                                           \
    }                                                                         \
  } while (0)

~~我能看到的所有迹象都是tv_usec一个__u32，一个无符号的数量。~~ 如果是这种情况，那么< 0条件永远不会成立，您有时可能会看到异常大的正值。YMMV，当然。

连我的里程数都不一样

进一步的审查表明，虽然有些头文件似乎__u32用于tv_usec，但它们并不是主要的系统头文件。

/usr/include/linux/time.h:  __kernel_suseconds_t     tv_usec;   /* microseconds */
/usr/include/linux/can/bcm.h:   long tv_usec;
/usr/include/drm/exynos_drm.h:  __u32           tv_usec;
/usr/include/drm/exynos_drm.h:  __u32           tv_usec;
/usr/include/drm/vmwgfx_drm.h:  uint32_t tv_usec;
/usr/include/drm/drm.h: __u32 tv_usec;
/usr/include/rpc/auth_des.h:    uint32_t tv_usec;           /* Microseconds.  */
/usr/include/valgrind/vki/vki-darwin.h:#define vki_tv_usec tv_usec
/usr/include/valgrind/vki/vki-linux.h:  vki_suseconds_t tv_usec;    /* microseconds */
/usr/include/rpcsvc/rstat.x:    unsigned int tv_usec;   /* and microseconds */
/usr/include/rpcsvc/rstat.h:    u_int tv_usec;
/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/utmpx.h:    __int32_t tv_usec;       /* Microseconds.  */
/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/time.h:    __suseconds_t tv_usec;    /* Microseconds.  */
/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/utmp.h:    int32_t tv_usec;      /* Microseconds.  */
/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/time.h:   (ts)->tv_nsec = (tv)->tv_usec * 1000;                           \
/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/time.h:   (tv)->tv_usec = (ts)->tv_nsec / 1000;                           \
/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/time.h:# define timerisset(tvp)   ((tvp)->tv_sec || (tvp)->tv_usec)
/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/time.h:# define timerclear(tvp)   ((tvp)->tv_sec = (tvp)->tv_usec = 0)
/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/time.h:   ((a)->tv_usec CMP (b)->tv_usec) :                         \
/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/time.h:    (result)->tv_usec = (a)->tv_usec + (b)->tv_usec;                 \
/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/time.h:    if ((result)->tv_usec >= 1000000)                        \
/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/time.h:   (result)->tv_usec -= 1000000;                         \
/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/time.h:    (result)->tv_usec = (a)->tv_usec - (b)->tv_usec;                 \
/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/time.h:    if ((result)->tv_usec < 0) {                         \
/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/time.h:      (result)->tv_usec += 1000000;                          \

对于具有该名称的成员使用无符号类型的任何代码令人担忧，但这并不意味着使用struct timevaland的代码会发生这种情况timersub()。

这段代码：

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

int main(void)
{
    struct timeval t = { .tv_sec = 0, .tv_usec = -1 };
    printf("%ld %ld\n", (long)t.tv_sec, (long)t.tv_usec);
    return 0;
}

为 64 位编译（所以long足够大，可以容纳任何tv_usec可以定义为的内容）打印0 -1。可以将tv_usec成员初始化为0，将其递减，并验证它是否为负，以及各种其他相关测试。

所以，问题并不像“timersub()错了”那么简单——这是一种巨大的解脱。

c - gettimeofday() 微秒不限于秒以下

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timersub()

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Reference

`timersub()`