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 33583×

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

16.7.2018 1:05 /František Kučera

Červencový pražský sraz spolku OpenAlt se koná již tento čtvrtek – 19. 7. 2018 od 18:00 v Kavárně Ideál (Sázavská 30, Praha), kde máme rezervovaný salonek. Tentokrát bude přednáška na téma: automatizační nástroj Ansible, kterou si připravil Martin Vicián.


Přidat komentář

18.6.2018 0:43 /František Kučera
Červnový pražský sraz spolku OpenAlt se koná již tento čtvrtek – 21. 6. 2018 od 18:00 v Kavárně Ideál (Sázavská 30, Praha), kde máme rezervovaný salonek. Tentokrát na téma: F-Droid, aneb svobodný software do vašeho mobilu. Kromě toho budou k vidění i vývojové desky HiFive1 se svobodným/otevřeným čipem RISC-V.
Přidat komentář

23.5.2018 20:55 /Ondřej Čečák
Od pátku 25.5. proběhne na Fakultě informačních technologií ČVUT v Praze openSUSE Conference. Můžete se těšit na spostu zajímavých přednášek, workshopů a také na Release Party nového openSUSE leap 15.0. V na stejném místě proběhne v sobotu 26.5. i seminář o bezpečnosti CryptoFest.
Přidat komentář

20.5.2018 17:45 /Redakce Linuxsoft.cz
Ve čtvrtek 31. května 2018 připravuje webový magazín BusinessIT ve spolupráci s Best Online Média s.r.o. pátý ročník odborné konference Firemní informační systémy 2018. Akce proběhne v kongresovém centru Vavruška (palác Charitas), Karlovo náměstí 5, Praha 2 (u metra Karlovo náměstí) od 9:00 hod. dopoledne do cca 15 hod. odpoledne. Konference je zaměřena na efektivní využití firemních informačních systémů a na to, jak plně využít jejich potenciál. Podrobnější informace na webových stránkách konfrence.
Přidat komentář

14.5.2018 7:28 /František Kučera
Květnový pražský sraz spolku OpenAlt se koná již tento čtvrtek – 17. 5. 2018 od 18:00 v Kavárně Ideál (Sázavská 30, Praha), kde máme rezervovaný salonek. Tentokrát na téma: Audio – zvuk v GNU/Linuxu.
Přidat komentář

7.5.2018 16:20 /František Kučera
Na stránkách spolku OpenAlt vyšla fotoreportáž Pražské srazy 2017 dokumentující srazy za uplynulý rok. Květnový pražský sraz na téma audio se bude konat 17. 5. 2018 (místo a čas ještě upřesníme).
Přidat komentář

17.4.2018 0:46 /František Kučera
Dubnový pražský sraz spolku OpenAlt se koná již tento čtvrtek – 19. 4. 2018 od 18:00 v Kavárně Ideál (Sázavská 30, Praha), kde máme rezervovaný salonek. Tématem tohoto srazu bude OpenStreetMap (OSM) aneb svobodné mapy.
Přidat komentář

16.3.2018 22:01 /František Kučera
Kulatý OpenAlt sraz v Praze oslavíme klasicky: u limonády a piva! Přijďte si posedět, dát si dobré jídlo a vybrat z mnoha piv do restaurace Kulový blesk, který najdete v centru Prahy nedaleko metra I. P. Pavlova na adrese Sokolská 13, Praha 2. Sraz se koná ve čtvrtek 22. března a začínáme v 18:00. Heslo: OpenAlt. Vezměte s sebou svoje hračky! Uvítáme, když si s sebou na sraz vezmete svoje oblíbené hračky. Jestli máte nějaký drobný projekt postavený na Arduinu, nějakou zajímavou elektronickou součástku, či třeba i pěkný úlovek z crowdfundingové akce, neváhejte. Oslníte ostatní a o zábavu bude postaráno.
Přidat komentář

   Více ...   Přidat zprávičku

> Poslední diskuze

20.2.2018 18:48 / Ivan Majer
portal

20.2.2018 15:57 / Jan Havel
Jak využíváte služby cloudu v podnikání?

16.1.2018 1:08 / Ivan Pittner
verejna ip od o2 ubuntu

15.1.2018 17:26 / Mira Harvalik
Re: Jak udělat HTML/Javascript swiping gallery do mobilu?

30.12.2017 20:16 / Michal Knoll
odmocnina

Více ...

ISSN 1801-3805 | Provozovatel: Pavel Kysilka, IČ: 72868490 (2003-2018) | mail at linuxsoft dot cz | Design: www.megadesign.cz | Textová verze