LINUXSOFT.cz Přeskoč levou lištu
Uživatel: Heslo:  
   CZUKPL

> C/C++ (27) - Standardní knihovna podruhé

Dnes si povíme něco o práci s časem a o generování pseudonáhodných čísel. Ve dvou příkladech dojde na výpis aktuálního místního času a počítačovou verzi hry Macháček.

10.11.2005 07:00 | Jan Němec | Články autora | přečteno 33040×

Práce s časem

Pro práci s časem nabízí standardní C množství funkcí, některé z nich jsou užitečné, ale pokrývají jen část toho, co by programátor očekával. Hlavičky funkcí a potřebné typy nalezneme v time.h. Nejdůležitějším typem je time_t, používá se zpravidla pro vyjádření času ve vteřinách a na dnešních běžných platformách jde o 32-bitové bezznaménkové číslo. Aktuální čas získáme funkcí time.

#include <time.h>

/* ... */

time_t t;
t = time(NULL);

Funkce vrací počet vteřin od Nového roku 1970 UTC, poměrně nedávno jsme tedy oslavili rovnou miliardu. V roce 2038 návratová hodnota této běžně užívané funkce (pokud ji chápeme jako 32-bitový int) přeteče do záporných čísel, pesimisté již samozřejmě očekávají pády letadel, výbuchy jaderných elektráren a podobně. Parametrem funkce je ukazatel na time_t. Pokud není NULL, uloží se i do něj návratová hodnota.

Pokud chceme čas vypsat v nějaké pro člověka čitelné podobě, musíme time_t zkonvertovat. Standardní C nabízí typ struct tm a funkce localtime a gmtime.

struct tm {
  int tm_sec;         /* vteřiny 0 - 59, max. 61 */
  int tm_min;         /* minuty 0 - 59 */
  int tm_hour;        /* hodiny 0 - 23 */
  int tm_mday;        /* den v měsíci 1 - 31 */
  int tm_mon;         /* měsíc 0 - 11 */
  int tm_year;        /* rok od 1900 */
  int tm_wday;        /* den v týdnu 0 - 6 od neděle */
  int tm_yday;        /* den v roce 0 - 365*/
  int tm_isdst;       /* letní čas */
};

struct tm *gmtime(const time_t *timep);
struct tm *localtime(const time_t *timep);

Obě funkce mají jako parametr ukazatel na aktuální čas (například získaný funkcí time). Předávání jednoduchého čísla - vstupního parametru pomocí ukazatele je jistě podivné, rozumnější by jej bylo předat přímo. Stejně podivné je i předávání výsledku. Ve standardní knihovně je pro každé vlákno staticky naalokovaná paměť pro struct tm. Funkce jako gmtime a localtime ji změní a vrátí na ni ukazatel. Následující volání těchto funkcí obsah paměti pochopitelně opět změní. Rozumnější chování mají funkce gmtime_r a localtime_r, které mají jako druhý a výstupní parametr ukazatel na uživatelem definovanou strukturu typu struct tm.

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

int main(void) {
  time_t t;
  struct tm *pt;
  const char *dny[] = {
   "neděle", "pondělí", "úterý",  "středa", "čtvrtek",  "pátek",  "sobota" 
  };

  t = time(NULL);
  pt = localtime(&t);
  if (!pt) {
    perror("Chyba localtime: ");
    return 1;
  }
  if (pt->tm_wday < 0 || pt->tm_wday > 6) {
    fputs("Chyba libc, ale nemusíme kvůli tomu spadnout.\n", stderr);
    return 1;
  }
  printf("Dnes je %s %i.%i.%i, %i:%i:%i místního %sního času.\n",
    dny[pt->tm_wday], pt->tm_mday, pt->tm_mon + 1,
    pt->tm_year + 1900, pt->tm_hour, pt->tm_min, pt->tm_sec,
    pt->tm_isdst ? "let" : "zim");
  return 0;
}

Je vidět, že základní práce s časem není v C obtížná. Důležité je si dát pozor na meze hodnot ve struct tm, například den v měsíci začíná od 1, ale měsíc v roce od 0, k roku je třeba přičíst 1900. Mám s tím osobní zkušenost, mojí "zásluhou" viselo před dvěma lety několik hodin na hlavní stránce jednoho zpravodajského serveru měsíc staré datum hlavního článku. V tehdy vznikajícím systému, kterým server generoval HTML stránky, jsem prostě zapomněl přičíst jedničku k tm_mon.

O něco obtížnější je situace při měření času s přesností větší než jedna vteřina. Standardní zde C nabízí funkci clock, která měří počet tiků, jež strávil program na procesoru. Na dnešních systémech s více procesy tedy nejde použít na měření čas jako fyzikální veličiny.

#include <time.h>

clock_t clock();

Výsledek můžeme převést na vteřiny vydělením konstantou CLOCKS_PER_SEC. Podle normy POSIX má být CLOCKS_PER_SEC rovné 1000000 bez ohledu na vlastnosti procesoru, ale rozhodně bych na to (u programů, které mají být přenositelné) nespoléhal. Navíc se návratová hodnota clock zpravidla mění po krocích. Na mém počítači po setinách vteřiny, ale setkal jsem se i se systémem, kde clock celou vteřinu vracela stejnou hodnotu.

Pokud programátor v C potřebuje měřit čas s větší přesností, musí sáhnout po nějaké nestandardní a nepřenositelné funkci. Na unixových systémech použije zpravidla gettimeofday, zájemce odkazuji na manuálové stránky.

Náhodná čísla

Pro generování pseudonáhodných čísel nabízí standardní C funkce rand a srand.

#include <stdlib.h>

int rand(void);
void srand(unsigned int seed);

Funkce rand vrací pseudonáhodné číslo mezi 0 a RAND_MAX, číslo vypočítá z dat, kterým se říká semínko. S každým voláním rand se jako vedlejší efekt semínko změní a to způsobem, který lze reprodukovat. Semínko můžeme nastavit funkcí srand, na počátku programu je nastavené na jedna. Programátor obvykle inicializuje náhodný generátor funkcí srand jen jednou na začátku programu a potom už jen volá rand. Jako parametr srand se většinou volí nějaká hodnota odvozená z času. Příznivce hry Macháček snad potěším následujícím programem:

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

int main(void) {
  int kostka1, kostka2;
  
  srand(time(NULL));
  kostka1 = rand() % 6 + 1;
  kostka2 = rand() % 6 + 1;

  if (kostka1 < kostka2) {
    int tmp = kostka1;
    kostka1 = kostka2;
    kostka2 = tmp;
  }
  if (kostka1 == kostka2) {
    printf("%i Apač", kostka1);
    switch (kostka1) {
      case 1: puts(""); break;
      case 5:
      case 6: puts("ů"); break;
      default: puts("ové"); break;
    }
  } else {
    if (kostka1 == 2 && kostka2 == 1) {
      puts("Macháček!");
    } else {
      printf("%i%i\n", kostka1, kostka2);
    }
  }
  return 0;
}

Šťourové mi snad odpustí, že program při opakovaném spuštění během jedné vteřiny vrací vždy stejný výsledek a že pokud RAND_MAX není 6 * N - 1, budou na kostkách malá čísla padat s nepatrně větší pravděpodobností.

Generování pseudonáhodných čísel je složitá úloha. Dokládá to i fakt, že starší verze libc měly problémy s implementací funkce rand a například spodní bity návratové hodnoty byly "méně náhodné" než ty horní, takže pro generování výsledků hodu kostkou se doporučovalo místo

kostka = 1 + rand() % 6;

volat raději

kostka = 1 + (int) (6.0 * rand() / (RAND_MAX + 1.0));

Při konkrétních typech generátorů zase hrozí, že po sobě jdoucí vygenerované body v N-rozměrném prostoru se budou nacházet jen v některých nadrovinách (což může hodně vadit třeba při numerickém výpočtu integrálu) a podobně. Je třeba si vždy ujasnit, co od generátoru náhodných čísel očekáváme. Pokud jen generujeme náhodnou krajinu, vybíráme náhodný tah z knihovny zahájení šachového programu nebo množstvím klientských programů s náhodným výběrem kopie serveru rozdělujeme zhruba rovnoměrně zátěž, pak bude rand tou pravou volbou. Pokud implementujeme za pomoci náhodného generátoru nějaký šifrovací protokol, který stojí a padá na kvalitě generátoru, pak je třeba minimálně nastudovat dokumentaci ke standardní knihovně příslušného překladače a případně implementovat generátor vlastními silami nebo za použití nějaké jiné knihovny.

Pokračování příště

V dalším dílu probereme práci s jednotlivými znaky a funkce pro vyhledávání a třídění pole.

Verze pro tisk

pridej.cz

 

DISKUZE

Diky! 14.11.2005 15:16 Martin P.
  L Re: Diky! 15.11.2005 06:28 Jan Němec
    L Re: Diky! 15.11.2005 15:21 Martin P.




Příspívat do diskuze mohou pouze registrovaní uživatelé.
> Vyhledávání software
> Vyhledávání článků

14.11.2017 16:56 /František Kučera

Máš rád svobodný software a hardware nebo se o nich chceš něco dozvědět? Zajímá tě DIY, CNC, SDR nebo morseovka? Přijď na sraz spolku OpenAlt – tradičně první čtvrtek před třetím pátkem v měsíci: 16. listopadu od 18:00 v Radegastovně Perón (Stroupežnického 20, Praha 5).


Přidat komentář

12.11.2017 11:06 /Redakce Linuxsoft.cz
PR: 4. ročník odborné IT konference na téma Datová centra pro business proběhne již ve čtvrtek 23. listopadu 2017 v konferenčním centru Vavruška, v paláci Charitas, Karlovo náměstí 5, Praha 2 (u metra Karlovo náměstí) od 9:00. Konference o návrhu, budování, správě a efektivním využívání datových center nabídne odpovědi na aktuální a často řešené otázky, např Jaké jsou aktuální trendy v oblasti datových center a jak je využít pro vlastní prospěch? Jak zajistit pro firmu či jinou organizaci odpovídající služby datových center? Podle jakých kritérií vybrat dodavatele služeb? Jak volit součásti infrastruktury při budování či rozšiřování vlastního datového centra? Jak efektivně spravovat datové centrum? Jak eliminovat možná rizika? apod.
Přidat komentář

13.9.2017 8:00 /František Kučera
Máš rád svobodný software a hardware nebo se o nich chceš něco dozvědět? Zajímá tě DIY, CNC, SDR nebo morseovka? Přijď na sraz spolku OpenAlt – tentokrát netradičně v pondělí: 18. září od 18:00 v Radegastovně Perón (Stroupežnického 20, Praha 5).
Přidat komentář

3.9.2017 20:45 /Redakce Linuxsoft.cz
PR: Dne 21. září 2017 proběhne v Praze konference "Mobilní řešení pro business". Hlavní tématy konference budou: nejnovější trendy v oblasti mobilních řešení pro firmy, efektivní využití mobilních zařízení, bezpečnostní rizika a řešení pro jejich omezení, správa mobilních zařízení ve firmách a další.
Přidat komentář

15.5.2017 23:50 /František Kučera
Máš rád svobodný software a hardware nebo se o nich chceš něco dozvědět? Zajímá tě DIY, CNC, SDR nebo morseovka? Přijď na sraz spolku OpenAlt, který se bude konat ve čtvrtek 18. května od 18:00 v Radegastovně Perón (Stroupežnického 20, Praha 5).
Přidat komentář

12.5.2017 16:42 /Honza Javorek
PyCon CZ, česká konference o programovacím jazyce Python, se po dvou úspěšných ročnících v Brně bude letos konat v Praze, a to 8. až 10. června. Na konferenci letos zavítá např. i Armin Ronacher, známý především jako autor frameworku Flask, šablon Jinja2/Twig, a dalších projektů. Těšit se můžete na přednášky o datové analytice, tvorbě webu, testování, tvorbě API, učení a mentorování programování, přednášky o rozvoji komunity, o použití Pythonu ve vědě nebo k ovládání nejrůznějších zařízení (MicroPython). Na vlastní prsty si můžete na workshopech vyzkoušet postavit Pythonem ovládaného robota, naučit se učit šestileté děti programovat, efektivně testovat nebo si v Pythonu pohrát s kartografickým materiálem. Kupujte lístky, dokud jsou.
Přidat komentář

2.5.2017 9:20 /Eva Rázgová
Putovní konference československé Drupal komunity "DrupalCamp Československo" se tentokrát koná 27. 5.2017 na VUT FIT v Brně. Můžete načerpat a vyměnit si zkušenosti z oblasti Drupalu 7 a 8, UX, SEO, managementu týmového vývoje, využití Dockeru pro Drupal a dalších. Vítáni jsou nováčci i experti. Akci pořádají Slovenská Drupal Asociácia a česká Asociace pro Drupal. Registrace na webu .
Přidat komentář

1.5.2017 20:31 /Pavel `Goldenfish' Kysilka
PR: 25.5.2017 proběhne v Praze konference na téma Firemní informační systémy. Hlavními tématy jsou: Informační systémy s vlastní inteligencí, efektivní práce s dokumenty, mobilní přístup k datům nebo využívání cloudu.
Přidat komentář

   Více ...   Přidat zprávičku

> Poslední diskuze

18.9.2017 14:37 / Rojas
high security vault

15.9.2017 7:33 / Wilson
new zealand childcare jobs

31.8.2017 12:11 / Jaromir Obr
Re: ukůládání dat ze souboru

30.7.2017 11:12 / Jaromir Obr
Národní znaky

27.7.2017 12:24 / Jaromir Obr
Cteni/zapis

Více ...

ISSN 1801-3805 | Provozovatel: Pavel Kysilka, IČ: 72868490 (2003-2017) | mail at linuxsoft dot cz | Design: www.megadesign.cz | Textová verze