为什么C语言中clock()返回-1

Question

我正在尝试使用 "time.h" 库中的 clock() 函数来实现错误处理程序。该代码在嵌入式系统（Colibri IMX7 - M4 处理器）内运行。该函数用于监视特定范围内的电流值，如果电流值不正确，该函数应返回错误消息。

该函数将查看是否发生错误，并在第一次运行时将第一次出现的错误保存在clock_t中作为参考，然后在下一次运行中如果错误仍然存​​在，则将使用clock()将当前时间与之前的参考时间进行比较，看看它是否会比特定时间长。

问题是函数clock() 总是返回-1。我应该怎么做才能避免这种情况？另外，为什么我不能将 clock_t 变量声明为静态（例如 staticclock_t start_t =clock()）？

请参阅下面的函数：

bool CrossLink_check_error_LED_UV_current_clock(int current_state, int current_at_LED_UV)
{
    bool has_LED_UV_current_deviated = false;
    static int current_number_of_errors_Current_LED_CANNON = 0;
    clock_t startTimeError = clock();

    const int maximum_operational_current_when_on = 2000;
    const int minimum_turned_on_LED_UV_current = 45;     
    
    if( (current_at_LED_UV > maximum_operational_current_when_on)
      ||(current_state!=STATE_EMITTING && (current_at_LED_UV > minimum_turned_on_LED_UV_current))
      ||(current_state==STATE_EMITTING && (current_at_LED_UV < minimum_turned_on_LED_UV_current)) ){
        current_number_of_errors_Current_LED_CANNON++;
        if(current_number_of_errors_Current_LED_CANNON > 1) {
            if (clock() - startTimeError > 50000){ // 50ms
                has_LED_UV_current_deviated = true;
                PRINTF("current_at_LED_UV: %d", current_at_LED_UV);
                if(current_state==STATE_EMITTING){
                    PRINTF(" at state emitting");
                }
                PRINTF("\n\r");
            }
        }else{
            if(startTimeError == -1){
                startTimeError = clock();
            }
        }
    }else{
        startTimeError = 0;
        current_number_of_errors_Current_LED_CANNON = 0;
    }
    return has_LED_UV_current_deviated;
}

编辑：我之前忘记提及，但我们使用 GCC 9.3.1 arm-none-eabi 编译器和 CMake 来构建可执行文件。我们有一个嵌入系统（由 Toradex 制造的 Colibri IMX7），由 2 个运行的 A7 处理器组成。我们的 Linux（更直观的界面）和用于控制我们设备的程序在没有操作系统的 M4 处理器中运行，只是纯裸机。

Answer 1

对于c标准库中提供的许多函数，如果您安装了文档（通常是随编译器一起安装的），您可以在shell中使用man命令查看文档。对于manclock，它告诉我：

NAME
       clock - determine processor time

SYNOPSIS
       #include <time.h>

       clock_t clock(void);

DESCRIPTION
       The clock() function returns an approximation of processor time used by the program.

RETURN VALUE
       The  value  returned  is  the  CPU time used so far as a clock_t; to get the number of seconds used, divide by
       CLOCKS_PER_SEC.  If the processor time used is not available or its value cannot be represented, the  function
       returns the value (clock_t) -1.

etc.

这告诉我们-1意味着处理器时间（CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID）不可用。解决方案是使用 CLOCK_MONOTONIC 代替。我们可以通过clock_gettime选择我们想要使用的时钟。

timespec clock_time;

if (clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &clock_time)) {
    printf("CLOCK_MONOTONIC is unavailable!\n");
    exit(1);
}

printf("Seconds: %d Nanoseconds: %ld\n", clock_time.tv_sec, clock_time.tv_nsec);

Answer 2

回答问题的第二部分：

static clock_t start_time = clock();

不允许，因为函数 clock() 的返回值直到运行时才知道，但在 C 中，静态变量的初始值设定项必须是编译时持续的。

您可以这样写：

static clock_t start_time = 0;

if (start_time == 0)
{
  start_time = clock();
}

但这可能适合也可能不适合在这种情况下使用，具体取决于零是否是函数的合法返回值。如果可以的话，您将需要类似的内容：

static bool start_time_initialized = false;
static clock_t start_time;

if (!start_time_initialized)
{
  start_time_initialized = true;
  start_time = clock();
}

仅当您不能同时运行此函数的两个副本时（它不是可重入），上述内容才是可靠的。

如果您有可用的 POSIX 库，则可以使用 pthread_once_t 执行与上述 bool 相同的操作，但以可重入的方式进行。有关详细信息，请参阅 man pthread_once。

请注意，C++ 在这方面允许更复杂的选项，但您已经询问了 C。

另请注意，将“开始时间”缩写为 start_t 是一个非常糟糕的主意，因为后缀 _t 表示“类型”，并且只能用于类型名称。

Answer 3

最后的问题是，由于我们在裸机上运行代码，所以时钟（）函数无法工作。我们最终在 M4 处理器上使用了我们发现的内部计时器，所以现在一切都很好。感谢您的回答。