嵌入式Linux系统编程 — 5.3 times、clock函数获取进程时间

简介: 在嵌入式Linux系统编程中,`times`和 `clock`函数是获取进程时间的两个重要工具。`times`函数提供了更详细的进程和子进程时间信息,而 `clock`函数则提供了更简单的处理器时间获取方法。根据具体需求选择合适的函数,可以更有效地进行性能分析和资源管理。通过本文的介绍,希望能帮助您更好地理解和使用这两个函数,提高嵌入式系统编程的效率和效果。

嵌入式Linux系统编程 — 使用times和clock函数获取进程时间

一、前言

在嵌入式Linux系统编程中,准确获取和测量进程的执行时间对于性能分析和优化至关重要。Linux提供了多种方式来获取进程的时间信息,其中 timesclock函数是最常用的两种方法。本文将详细介绍这两个函数的用法及其在嵌入式系统中的应用。

二、times函数

1. 概述

times函数用于获取当前进程以及其子进程的用户时间和系统时间。该函数在 unistd.h头文件中声明,返回一个 clock_t类型的值,表示从系统启动到调用此函数时的时间,单位为时钟滴答(clock ticks)。

2. 函数定义

#include <unistd.h>
#include <sys/times.h>

clock_t times(struct tms *buf);
​
  • 参数

    • buf:指向 tms结构体的指针,用于存储当前进程和子进程的时间信息。
  • 返回值

    • 成功时,返回从系统启动到当前时间的时钟滴答数。
    • 失败时,返回(clock_t)-1,并设置 errno

3. tms结构体

tms结构体包含以下成员:

struct tms {
    clock_t tms_utime;  // 用户时间
    clock_t tms_stime;  // 系统时间
    clock_t tms_cutime; // 子进程用户时间
    clock_t tms_cstime; // 子进程系统时间
};
​

4. 示例代码

以下是一个使用 times函数获取进程时间的示例:

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

int main() {
    struct tms start_time, end_time;
    clock_t start, end;
    long ticks_per_second = sysconf(_SC_CLK_TCK);

    // 获取开始时间
    start = times(&start_time);

    // 模拟工作负载
    for (volatile long i = 0; i < 1000000000; i++);

    // 获取结束时间
    end = times(&end_time);

    // 计算并显示时间差
    printf("User time: %f seconds\n", (double)(end_time.tms_utime - start_time.tms_utime) / ticks_per_second);
    printf("System time: %f seconds\n", (double)(end_time.tms_stime - start_time.tms_stime) / ticks_per_second);
    printf("Elapsed time: %f seconds\n", (double)(end - start) / ticks_per_second);

    return 0;
}
​

三、clock函数

1. 概述

clock函数用于获取当前进程从启动到调用此函数时所使用的处理器时间。该函数在 time.h头文件中声明,返回一个 clock_t类型的值,表示处理器时间,单位为时钟滴答(clock ticks)。

2. 函数定义

#include <time.h>

clock_t clock(void);
​
  • 返回值

    • 成功时,返回从进程启动到当前时间的处理器时间(时钟滴答数)。
    • 失败时,返回(clock_t)-1,并设置 errno

3. 示例代码

以下是一个使用 clock函数获取进程时间的示例:

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

int main() {
    clock_t start, end;
    double cpu_time_used;

    // 获取开始时间
    start = clock();

    // 模拟工作负载
    for (volatile long i = 0; i < 1000000000; i++);

    // 获取结束时间
    end = clock();

    // 计算并显示时间差
    cpu_time_used = ((double) (end - start)) / CLOCKS_PER_SEC;
    printf("CPU time used: %f seconds\n", cpu_time_used);

    return 0;
}
​

四、times与clock的对比

1. 用途

  • times:适用于需要获取进程和其子进程详细时间信息的场景。
  • clock:适用于需要快速获取进程CPU时间的场景。

2. 精度

  • times:提供更详细的时间信息,包括用户时间和系统时间,但需要考虑时钟滴答数。
  • clock:返回处理器时间,单位为时钟滴答,使用更简单。

3. 开销

  • times:开销较大,因为需要获取多个时间值。
  • clock:开销较小,获取单一的处理器时间。

五、应用场景

  • 性能分析:在嵌入式系统中,使用 times函数可以详细分析每个进程和子进程的CPU时间消耗,帮助优化系统性能。
  • 资源管理:使用 clock函数可以快速监控进程的CPU使用情况,帮助开发者管理系统资源,避免资源耗尽。

六、总结

在嵌入式Linux系统编程中,timesclock函数是获取进程时间的两个重要工具。times函数提供了更详细的进程和子进程时间信息,而 clock函数则提供了更简单的处理器时间获取方法。根据具体需求选择合适的函数,可以更有效地进行性能分析和资源管理。通过本文的介绍,希望能帮助您更好地理解和使用这两个函数,提高嵌入式系统编程的效率和效果。

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