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====== Zeit-Funktionen ======

__Überblick:__

  * **[[zeit-funktionen#time()]]** - Anzahl der Sekunden, die seit dem 01.01.1970, 00:00:00 Uhr, vergangen sind. (Evtl. das "Jahr 2038"-Problem, wenn "time_t" als "long" implementiert ist.)
  * **[[zeit-funktionen#localtime_und_gmtime|localtime()]]** - Umwandeln von "time_t" (das Ergebnis von "time()") in "struct tm" (als lokale Ortszeit) unter der Berücksichtigung von Sommer- und Winterzeit.
  * localtime_s()
  * localtime_r()
  * **[[zeit-funktionen#localtime_und_gmtime|gmtime()]]** - Wie localtime(), nur das Ergebnis ist nicht die lokale Ortszeit, sondern die UTC-Zeit.
  * **[[zeit-funktionen#mktime()]]** - Umwandeln von "struct tm" in "time_t" (Gegenstück der Funktionen localtime() und gmtime()).
  * **[[zeit-funktionen#difftime()]]** – Differenz zwischen zwei Zeitangaben.
  * asctime() und ctime() – Umwandeln von Zeitformaten ("struct tm" und "time_t") in einen String.
  * **strftime()** – Umwandeln vom Zeitformat "struct tm" in einen benutzerdefinierten String.
  * **[[zeit-funktionen#clock()]]** - Verbrauchte CPU-Zeit für ein Programm (seit dem Programmstart).\\ [[http://man7.org/linux/man-pages/man3/clock.3.html]]
  * **clock_gettime()** (CLOCK_MONOTONIC, CLOCK_MONOTONIC_PRECISE, CLOCK_REALTIME, CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID)\\ [[http://man7.org/linux/man-pages/man2/clock_gettime.2.html]]
  * **TZ** (Environment Variable) - Zeitzone (Beispiele: "localtime", "MESZ", "UTC", etc.)
  * FIXME

:!: UTC (Universal Time Coordinated) ist identisch mit GMT (Greenwich Mean Time).

__Datentypen:__

  * **clock_t** - Die CPU-Zeit (Ganzzahl)
  * **time_t** - Datums- und Zeitangaben (Ganzzahl)
  * **struct tm** - Enthält alle zu einer (gregorianischen) Kalenderzeit relevanten Komponenten: <code c>
struct tm
{
	int tm_sec;	// Sekunden (0–59)
	int tm_min;	// Minuten (0–59)
	int tm_hour;	// Stunden (0–23)
	int tm_mday;	// Monatstag (1–31)
	int tm_mon;	// Monate (0–11; Januar = 0)
	int tm_year;	// Jahre ab 1900
	int tm_wday;	// Tag seit Sonntag (0–6; Sonntag = 0)
	int tm_yday;	// Tag seit 1. Januar (0–365; 1.Januar = 0)
	int tm_isdst;	// Winter-/Sommerzeit (Winterzeit: tm_istdst == 0; Sommerzeit: tm_isdst > 0; wenn Info nicht verfügbar: tm_isdst < 0)
	long int tm_gmtoff;	// (nur auf Linux) Gibt die Sekunden östlich von UTC bzw. den negativen Wert westlich von UTC für die Zeitzonen an.
	const char *tm_zone;	// (nur auf Linux) Enthält den Namen der aktuellen Zeitzone.
};
</code>
  * **struct timespec** - Enthält (hoch aufgelöste) Zeit: <code c>
struct timespec
{
	time_t tv_sec;	// Sekunden
	long tv_nsec;	// Nanosekunden
};
</code>

Je nach OS verfügbare Funktionen (Quelle: [[http://nadeausoftware.com/articles/2012/04/c_c_tip_how_measure_elapsed_real_time_benchmarking]]):

^		^AIX	^BSD	^HP-UX	^Linux	^OSX	^Solaris^Windows^
|time()		|  X	|  X	|  X	|  X	|  X	|  X	|	|
|clock_gettime()|  X	|  X	|  X	|  X	|	|  X	|	|
|gethrtime()	|	|	|  X	|	|	|  X	|	|
|gettimeofday()	|  X	|  X	|  X	|  X	|  X	|  X	|	|
|mach_absolute_time()|	|	|	|	|  X	|	|	|
|GetSystemTimeAsFileTime()\\ GetSystemTimePreciseAsFileTime()		|	|	|	|	|	|	|  X	|

Je nach OS verfügbare Clock-IDs:

^Clock-ID		^AIX	^BSD	^HP-UX	^Linux	^Solaris^Hinweis	^
|CLOCK_REALTIME		|  X	|  X	|  X	|  X	|  X	|Reports a settable (by root) time that can be mapped to the **current real-world date and time**. The value is the elapsed time since "the Epoch", which is usually **Jan 1st, 1970** at midnight GMT (this may vary among OSes and should not be counted on). %%CLOCK_REALTIME%% is the system time used for human time display, so it's subject to corrections whenever the system checks a time server or the system administrator updates the clock. If such adjustments are made during benchmarking, then the elapsed time between two queries of %%CLOCK_REALTIME%% will be wrong. One of the other clocks should be used instead, if available.	|
|CLOCK_MONOTONIC	|  X	|  X	|	|  X	|  X	|Reports an **//unsettable//** time that counts upwards starting at an unspecified **time zero in the past** that's typically the system's boot time. The time from %%CLOCK_MONOTONIC%% cannot be mapped to the current real-world date and time, but it's the **right tool for benchmarking** where we only need to find the elapsed time of an algorithm.	|
|CLOCK_MONOTONIC_PRECISE|	|  X	|	|	|	|Is a variant of %%CLOCK_MONOTONIC%% that aims at providing a more precise time.	|
|CLOCK_MONOTONIC_RAW	|	|	|	|  X	|	|(Linux 2.6.28 or later) Is a variant of %%CLOCK_MONOTONIC%% that aims for sa more precise time by accessing the underlying "raw" hardware-based time.	|
|CLOCK_HIGHRES		|	|	|	|	|  X	|Is equivalent to %%CLOCK_MONOTONIC%% and aims at returning a high-resolution time. The returned value is also available from gethrtime().	|


__Deklarationen, Beschreibungen und Beispiele:__


===== time() =====

Deklaration in <time.h>

<code c>
time_t time(time_t *ptr_TimeVar);
</code>

FIXME


===== localtime() und gmtime() =====

<code c>
struct tm *localtime(const time_t *ptr_TimeVar);
struct tm *gmtime(const time_t *ptr_TimeVar);
</code>

Beide Funktionen liefern als Rückgabewert einen Pointer auf "ptr_TimeVar" vom Typ "struct tm".

Die Funktion localtime() wandelt die Kalenderzeit in die lokale Ortszeit um (unter der Berücksichtigung von Sommer- und Winterzeit), gmtime() dagegen - in die UTC-Zeit.


===== mktime() =====

<code c>
time_t mktime(struct tm *ptr_TimeVar);
</code>

Auf diese Weise wird eine Zeit im "struct tm"-Format wieder in eine Zeit im "time_t"-Format umgewandelt ("tm_yday" und "tm_wday" in "ptr_TimeVar" werden ignoriert). Der zulässige Bereich für die Kalenderzeit liegt zwischen dem 01.01.1970, 00:00:00 Uhr, und dem 19.01.2038, 03:14:07 Uhr. Ist die Kalenderzeit nicht darstellbar, gibt diese Funktion –1 zurück. Befinden sich die Felder "tm_sec", "tm_min", "tm_hour", "tm_mday" und "tm_mon" nicht im korrekten Bereich, werden diese angepasst.


===== difftime() =====

<code c>
double difftime(time_t zeit_nachher, time_t zeit_vorher);
</code>

Die difftime() liefert die Differenz von "zeit_nachher" minus "zeit_vorher" (in Sekunden) zurück (als **double**-Wert!).


===== clock() =====

<code c>
clock_t clock(void);
</code>

Die clock() liefert die verbrauchte CPU-Zeit (:!: nicht in Sekunden!) seit dem Programmstart zurück (-1 im Fehlerfall). Um die CPU-Zeit in Sekunden zu berechnen, muss man der Rückgabewert durch **CLOCKS_PER_SEC** teilen.


===== Beispiel: "class timeutils" =====

Klasse, um die (aktuelle) Zeit in verschiedenen Formaten auszugeben:

**timeutils.h**
<code cpp>
namespace utils
{
	struct timeformats
	{
		static const char* FMT_ISO_DATE;		// Equivalent to "%Y-%m-%d" (the ISO 8601 date format).
		static const char* FMT_ISO_TIME;		// Equivalent to "%H:%M".
		static const char* FMT_ISO_TIME_SEC;		// Equivalent to "%H:%M:%S" (the ISO 8601 time format).
		static const char* FMT_ISO_DATE_TIME_SEC;	// FMT_ISO_DATE + FMT_ISO_TIME_SEC.
		static const char* FMT_FILENAME_DATE;		// Equivalent to "%Y%m%d".
		static const char* FMT_FILENAME_TIME;		// Equivalent to "%H%M%S".
		static const char* FMT_TIME_SEC_MS;		// Equivalent to "%H:%M:%S.%ffff" (the ISO 8601 time format) + milliseconds.
		static const char* FMT_STOPWATCH_TIME;		// Custom format "%k".
		static const char* FMT_DATE_TIME_SEC_MS;	// FMT_ISO_DATE + FMT_ISO_TIME_SEC + ".%ffff".
	}; // struct timeformats

	class timeutils	// Helper rund um Zeitangaben.
	{
	public:
		timeutils() = delete;
		~timeutils() = delete;

	public:
		static std::time_t now();						// now() liefert die Zeit sekundengenau (alterantiv hires_time() verwenden.
		static string to_string(const std::time_t& time, const string& format);	// Formatiert nach http://en.cppreference.com/w/cpp/chrono/c/strftime".
	}; // class timeutils

	// --- Inlines: ---
	inline	std::time_t timeutils::now() { return std::time(nullptr); }
} // namespace utils
</code>

**timeutils.cpp**
<code cpp>
namespace utils
{
	// Hinweis: %F, %R, %T werden von VS2012 nicht unterstützt.
	const char* timeformats::FMT_ISO_DATE = "%Y-%m-%d";				// Equivalent to "%Y-%m-%d" (the ISO 8601 date format).
	const char* timeformats::FMT_ISO_TIME = "%H:%M";				// Equivalent to "%H:%M".
	const char* timeformats::FMT_ISO_TIME_SEC = "%H:%M:%S";				// Equivalent to "%H:%M:%S" (the ISO 8601 time format).
	const char* timeformats::FMT_ISO_DATE_TIME_SEC = "%Y-%m-%d %H:%M:%S";		// FMT_ISO_DATE + FMT_ISO_TIME_SEC.
	const char* timeformats::FMT_FILENAME_DATE = "%Y%m%d";				// Equivalent to "%Y%m%d".
	const char* timeformats::FMT_FILENAME_TIME = "%H%M%S";				// Equivalent to "%H%M%S".
	const char* timeformats::FMT_TIME_SEC_MS = "%H:%M:%S.%ffff";			// Equivalent to "%H:%M:%S.%ffff" (the ISO 8601 time format) + milliseconds.
	const char* timeformats::FMT_STOPWATCH_TIME = "%k";				// Custom format "%k".
	const char* timeformats::FMT_DATE_TIME_SEC_MS = "%Y-%m-%d %H:%M:%S.%ffff";	// FMT_ISO_DATE + FMT_ISO_TIME_SEC + ".%ffff".

	string timeutils::to_string(std::time_t const& time, string const& format)	// Formatiert nach "http://en.cppreference.com/w/cpp/chrono/c/strftime".
	{
		char buffer[256];
		struct tm tm_struct;

#ifdef OS_WINDOWS
		localtime_s(&tm_struct, &time);
#else
		localtime_r(&time, &tm_struct);
#endif
		if (std::strftime(buffer, sizeof(buffer), format.c_str(), &tm_struct))
			return buffer;
		return string();
	} // timeutils::to_string()
} // namespace utils
</code>


===== Weitere Beispiele =====

<code c>
// IN ARBEIT
void testFunktion()
{
	time_t t = time(NULL);
	struct tm tm;

#ifdef OS_WINDOWS
	localtime_s(&tm, &t);
#else // Unix, Linux
	localtime_r(&t, &tm);
#endif

	printf("Jahr  = %d\n", tm.tm_year + 1900);
	printf("Monat = %d\n", tm.tm_mon + 1);
	printf("Tag   = %d\n", tm.tm_mday);
}
// NICHT FERTIG
</code>

:!: Zu beachten, daß Ergebniss, das die Funktionen localtime(), localtime_s(), localtime_r() liefern, von dem Wert der **Environment Variable "%%TZ%%"** abhängt. Hier beispielsweise die Einstellung für die mitteleuropäische Sommerzeit:

<code bash>
export TZ=MESZ
</code>

Ein Blogpost erklärt, warum das Setzen der Timezone-Variable TZ tausende von Syscalls erspart: [[https://blog.packagecloud.io/eng/2017/02/21/set-environment-variable-save-thousands-of-system-calls/]]

Weitere Infos hier: [[http://blog.quasardb.net/a-portable-high-resolution-timestamp-in-c/]]\\ 
...oder hier: **[[http://nadeausoftware.com/articles/2012/04/c_c_tip_how_measure_elapsed_real_time_benchmarking]]** - :!: Sehr ausführliche Analyse!

Fortgeschrittene Funktionen in der Zeitbibliothek von C++11: [[http://www.linux-magazin.de/Ausgaben/2016/06/C-11]]

----
Stand: 23.01.2020\\ 
 --- //[[feedback.jk-wiki@kreick.de|: Jürgen Kreick]]//

EOF