C++中的时间函数

C++获取时间函数众多，何时该用什么函数，拿到的是什么时间？该怎么用？很多人都会混淆。

本文是本人经历了几款游戏客户端和服务器开发后，对游戏中时间获取的一点总结。

 

最早学习游戏客户端时，为了获取最精确的时间，使用两个函数

BOOL QueryPerformanceFrequency(LARGE_INTEGER *lpFrequency);

BOOL QueryPerformanceCounter(LARGE_INTEGER *lpCount);

这两个函数分别是获取CPU的时钟频率和CPU计数器，是能够获取到的最精确的时间差。对于需要获取每帧走过的精确时间，使用这两个函数是最最精确的。

#include<windows.h>

LARGE_INTEGER lFrequency;
QueryPerformanceFrequency(&lFrequency);

LARGE_INTEGER lBeginCount;
QueryPerformanceCounter(&lBeginCount);

Sleep(100);

LARGE_INTEGER lEndCount;
QueryPerformanceCounter(&lEndCount);

double time = (double)(lEndCount.QuadPart - lBeginCount.QuadPart) / (double)lFrequency.QuadPart;

在客户端代码的时间处理模块中，每一帧调用QueryPerformanceCounter获取当前的counter，即可获取每一帧使用的时间。（当然现在有Unity，估计没人关注这俩函数了）

 

虽然利用这两个函数能够精确的统计经过的时间，但是却无法得到当前时间，并且以上两个函数是Windows系统所特有的，unix/linux系统中并不具备。

为了获取系统的当前精确时间，需要使用另一个系统函数

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

获取从1970年1月1日到现在经过的时间和时区（UTC时间），（按照linux的官方文档，时区已经不再使用，正常应该传NULL）。

#include <sys/time.h>

struct timeval start_tv;

gettimeofday(&start_tv, NULL);

sleep(1000);

struct timeval end_tv;

gettimeofday(&end_tv, NULL);

double time = (end_tv.tv_sec - start_tv.tv_sec) + (double)(end_tv.tv_usec - start_tv.tv_usec)/(double)1000000;

这样同样可以获得精确到微秒的每帧经过的时间。服务器上的帧运行机制，一般便是这个时间函数来计算和同步。

 

如果不需要非常精确的时间，而只要精确到秒，可以使用另一个时间函数

time_t time(time_t* timer);

该函数返回一个UTC时间戳，如果传入timer参数，则为timer设置时间戳的值。

 

然而以上两个函数获取的都是UTC时间戳，如果在游戏中需要显示当前时区的时间，该怎么办呢？

使用localtime或localtime_r，两者效果一致，只是获取结果参数位置不同。

struct tm *localtime(const time_t *timep); // 传入UTC时间戳，返回当前时区的tm结构指针

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

第一个函数获取tm结构静态变量的指针，第二个函数则传入一个tm结构变量的地址，并为之赋值。最终得到的tm变量，存储了当前时区的时间。

tm的结构定义如下，可以直接用来显示。

struct tm {
    int tm_sec;         /* seconds */
    int tm_min;         /* minutes */
    int tm_hour;        /* hours */
    int tm_mday;        /* day of the month */
    int tm_mon;         /* month */
    int tm_year;        /* year */
    int tm_wday;        /* day of the week */
    int tm_yday;        /* day in the year */
    int tm_isdst;       /* daylight saving time */
};

 通常来说服务器和客户端通信同步时间时，不会传这么多int，只会传一个int64的UTC时间戳，给客户端自己转成当前时区。另外服务器也不会每次都调一次localtime转一次。一般来说，服务器和客户端都是维护一个int64的当前时间的UTC时间戳，以及一个当前时区的偏移时间，(客户端还会定时更新和服务器的时间误差，对时)。

因此，需要用到另外两个函数：

struct tm *gmtime(const time_t *timep); // time_t 到 tm 的转换，前后都是UTC时间，没有时区转换

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

time_t mktime(struct tm *timeptr); // localtime的逆向操作，从当前时区的 tm 转到UTC的 time_t

在进程启动时

time_t t0 = 0; // 当前时间为0时

time_t t1 = mktime(gmtime(&t0)); // UTC的时间

int timezone_diff = (int)(t0 - t1); // 当前时区和UTC的时间差

每次需要拿到当前时区时间，只需要用 UTCStamp + timezone_diff 即可。

除了获取时间，为了格式化显示时间，我们也可以利用一些系统函数，格式化输出时间字符串

char *asctime(const struct tm *tm);

char *asctime_r(const struct tm *tm, char *buf);

char ctime(const time_t *timep);

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

在游戏的实际应用中，一般都是根据具体需求来显示格式化的时间，甚至要做一些边界时间的特殊处理，因此这里都不详细讨论时间的格式化显示了。