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23.15 time.h

文章来源:知付 更新时间:2022-05-28 16:59 热度:387
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  • time_t

  • struct tm

  • time()

  • ctime()

  • localtime(),gmtime()

  • asctime()

  • mktime()

  • difftime()

  • strftime()

  • timespec_get()

  • clock()

  • 参考链接

time_t

time_t 是一个表示时间的类型别名,可以视为国际标准时 UTC。它可能是浮点数,也可能是整数,Unix 系统一般是整数。

许多系统上,time_t 表示自时间纪元(time epoch)以来的秒数。Unix 的时间纪元是国际标准时 UTC 的1970年1月1日的零分零秒。time_t 如果为负数,则表示时间纪元之前的时间。

time_t 一般是32位或64位整数类型的别名,具体类型取决于当前系统。如果是32位带符号整数,time_t 可以表示的时间到 2038年1月19日03:14:07 UTC 为止;如果是32位无符号整数,则表示到2106年。如果是64位带符号整数,可以表示 -2930 亿年到 +2930 亿年的时间范围。

struct tm

struct tm 是一个数据结构,用来保存时间的各个组成部分,比如小时、分钟、秒、日、月、年等。下面是它的结构。

struct tm {
  int tm_sec;    // 秒数 [0, 60]
  int tm_min;    // 分钟 [0, 59]
  int tm_hour;   // 小时 [0, 23]
  int tm_mday;   // 月份的天数 [1, 31]
  int tm_mon;    // 月份 [0, 11],一月用 0 表示
  int tm_year;   // 距离 1900 的年数
  int tm_wday;   // 星期几 [0, 6],星期天用 0 表示
  int tm_yday;   // 距离1月1日的天数 [0, 365]
  int tm_isdst;  // 是否采用夏令时,1 表示采用,0 表示未采用
};

time()

time() 函数返回从时间纪元到现在经过的秒数。

time_t time(time_t* returned_value);

time() 接受一个 time_t 指针作为参数,返回值会写入指针地址。参数可以是空指针 NULL。

time() 的返回值是 time_t 类型的当前时间。 如果计算机无法提供当前的秒数,或者返回值太大,无法用 time_t 类型表示, time() 函数就返回 -1

time_t now;

// 写法一    
now = time(NULL);

// 写法二    
time(&now);

上面示例展示了将当前时间存入变量 now 的两种写法。

如果要知道某个操作耗费的精确时间,需要调用两次 time() ,再将两次的返回值相减。

time_t begin = time(NULL);

// ... 执行某些操作

time_t end = time(NULL);

printf("%dn", end - begin);

注意,上面的方法只能精确到秒。

ctime()

ctime() 用来将 time_t 类型的值直接输出为人类可读的格式。

char* ctime( time_t const * time_value );

ctime() 的参数是一个 time_t 指针,返回一个字符串指针。该字符串的格式类似“Sun Jul 4 04:02:48 1976n0”,尾部包含换行符和字符串终止标志。

下面是一个例子。

time_t now; 

now = time(NULL);

// 输出 Sun Feb 28 18:47:25 2021
printf("%s", ctime(&now));

注意, ctime() 会在字符串尾部自动添加换行符。

localtime(),gmtime()

localtime() 函数用来将 time_t 类型的时间,转换为当前时区的 struct tm 结构。

gmtime() 函数用来将 time_t 类型的时间,转换为 UTC 时间的 struct tm 结构。

它们的区别就是返回值,前者是本地时间,后者是 UTC 时间。

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

下面是一个例子。

time_t now = time(NULL);

// 输出 Local: Sun Feb 28 20:15:27 2021
printf("Local: %s", asctime(localtime(&now)));

// 输出 UTC  : Mon Mar  1 04:15:27 2021
printf("UTC  : %s", asctime(gmtime(&now)));

asctime()

asctime() 函数用来将 struct tm 结构,直接输出为人类可读的格式。该函数会自动在输出的尾部添加换行符。

用法示例参考上一小节。

mktime()

mktime() 函数用于把一个 struct tm 结构转换为 time_t 值。

time_t mktime(struct tm* tm_ptr);

mktime() 的参数是一个 struct tm 指针。

mktime() 会自动设置 struct tm 结构里面的 tm_wday 属性和 tm_yday 属性,开发者自己不必填写这两个属性。所以,这个函数常用来获得指定时间是星期几( tm_wday )。

struct tm 结构的 tm_isdst 属性也可以设为 -1 ,让 mktime() 决定是否应该采用夏令时。

下面是一个例子。

struct tm some_time = {
  .tm_year=82,   // 距离 1900 的年数
  .tm_mon=3,     // 月份 [0, 11]
  .tm_mday=12,   // 天数 [1, 31]
  .tm_hour=12,   // 小时 [0, 23]
  .tm_min=00,    // 分钟 [0, 59]
  .tm_sec=04,    // 秒数 [0, 60]
  .tm_isdst=-1,  // 夏令时
};

time_t some_time_epoch;
some_time_epoch = mktime(&some_time);

// 输出 Mon Apr 12 12:00:04 1982
printf("%s", ctime(&some_time_epoch));

// 输出 Is DST: 0
printf("Is DST: %dn", some_time.tm_isdst);

difftime()

difftime() 用来计算两个时间之间的差异。Unix 系统上,直接相减两个 time_t 值,就可以得到相差的秒数,但是为了程序的可移植性,最好还是使用这个函数。

double difftime( time_t time1, time_t time2 );

difftime() 函数接受两个 time_t 类型的时间作为参数,计算 time1 - time2 的差,并把结果转换为秒。

注意它的返回值是 double 类型。

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

int main(void) {
  struct tm time_a = {
    .tm_year=82, 
    .tm_mon=3,   
    .tm_mday=12, 
    .tm_hour=4,  
    .tm_min=00,  
    .tm_sec=04,  
    .tm_isdst=-1,
  };

  struct tm time_b = {
    .tm_year=120,
    .tm_mon=10,  
    .tm_mday=15, 
    .tm_hour=16, 
    .tm_min=27,  
    .tm_sec=00,  
    .tm_isdst=-1,
  };

  time_t cal_a = mktime(&amp;time_a);
  time_t cal_b = mktime(&amp;time_b);

  double diff = difftime(cal_b, cal_a);

  double years = diff / 60 / 60 / 24 / 365.2425;

  // 输出 1217996816.000000 seconds (38.596783 years) between events
  printf("%f seconds (%f years) between eventsn", diff, years);
}

上面示例中,折算年份时,为了尽量准确,使用了一年的准确长度 365.2425 天,这样可以抵消闰年的影响。

strftime()

strftime() 函数用来将 struct tm 结构转换为一个指定格式的字符串,并复制到指定地址。

size_t strftime(
  char* str, 
  size_t maxsize, 
  const char* format, 
  const struct tm* timeptr
)

strftime() 接受四个参数。

  • 第一个参数:目标字符串的指针。

  • 第二个参数:目标字符串可以接受的最大长度。

  • 第三个参数:格式字符串。

  • 第四个参数:struct tm 结构。

如果执行成功(转换并复制), strftime() 函数返回复制的字符串长度;如果执行失败,返回 -1

下面是一个例子。

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

int main(void) {
  char s[128];
  time_t now = time(NULL);

  // %c: 本地时间
  strftime(s, sizeof s, "%c", localtime(&amp;now));
  puts(s);   // Sun Feb 28 22:29:00 2021

  // %A: 完整的星期日期的名称
  // %B: 完整的月份名称
  // %d: 月份的天数
  strftime(s, sizeof s, "%A, %B %d", localtime(&amp;now));
  puts(s);   // Sunday, February 28

  // %I: 小时(12小时制)
  // %M: 分钟
  // %S: 秒数
  // %p: AM 或 PM
  strftime(s, sizeof s, "It's %I:%M:%S %p", localtime(&amp;now));
  puts(s);   // It's 10:29:00 PM

  // %F: ISO 8601 yyyy-mm-dd 格式
  // %T: ISO 8601 hh:mm:ss 格式
  // %z: ISO 8601 时区
  strftime(s, sizeof s, "ISO 8601: %FT%T%z", localtime(&amp;now));
  puts(s);   // ISO 8601: 2021-02-28T22:29:00-0800
}

下面是常用的格式占位符。

  • %%:输出 % 字符。

  • %a:星期几的简写形式,以当地时间计算。

  • %A:星期几的完整形式,以当地时间计算。

  • %b:月份的简写形式,以当地时间计算。

  • %B:月份的完整形式,以当地时间计算。

  • %c:日期和时间,使用“%x %X”。

  • %d:月份的天数(01-31)。

  • %H:小时,采用24小时制(00-23)。

  • %I:小时,采用12小时制(00-12)。

  • %J:一年的第几天(001-366)。

  • %m:月数(01-12)。

  • %M:分钟(00~59)。

  • %P:AM 或 PM。

  • %R:相当于"%H:%M"。

  • %S:秒(00-61)。

  • %U:一年的第几星期(00-53),以星期日为第1天。

  • %w:一星期的第几天,星期日为第0天。

  • %W:一年的第几星期(00-53),以星期一为第1天。

  • %x:完整的年月日的日期,以当地时间计算。

  • %X:完整的时分秒的时间,以当地时间计算。

  • %y:两位数年份(00-99)。

  • %Y:四位数年份(例如 1984)。

  • %Z:时区的简写。

timespec_get()

timespec_get() 用来将当前时间转成距离时间纪元的纳秒数(十亿分之一秒)。

int timespec_get ( struct timespec* ts, int base ) ;

timespec_get() 接受两个参数。

第一个参数是 struct timespec 结构指针,用来保存转换后的时间信息。struct timespec 的结构如下。

struct timespec {
  time_t tv_sec;   // 秒数
  long   tv_nsec;  // 纳秒
};

第二个参数是一个整数,表示时间计算的起点。标准只给出了宏 TIME_UTC 这一个可能的值,表示返回距离时间纪元的秒数。

下面是一个例子。

struct timespec ts;

timespec_get(&amp;ts, TIME_UTC);

// 1614581530 s, 806325800 ns
printf("%ld s, %ld nsn", ts.tv_sec, ts.tv_nsec);

double float_time = ts.tv_sec + ts.tv_nsec/1000000000.0;

// 1614581530.806326 seconds since epoch
printf("%f seconds since epochn", float_time);

clock()

clock() 函数返回从程序开始执行到当前的 CPU 时钟周期。一个时钟周期等于 CPU 频率的倒数,比如 CPU 的频率如果是 1G Hz,表示1秒内时钟信号可以变化 10^9 次,那么每个时钟周期就是 10^-9 秒。

clock_t clock(void);

clock() 函数返回一个数字,表示从程序开始到现在的 CPU 时钟周期的次数。这个值的类型是 clock_t,一般是 long int 类型。

为了把这个值转换为秒,应该把它除以常量 CLOCKS_PER_SEC (每秒的时钟周期),这个常量也由 time.h 定义。

printf("CPU time: %fn", clock() / (double)CLOCKS_PER_SEC);

上面示例可以输出程序从开始到运行到这一行所花费的秒数。

如果计算机无法提供 CPU 时间,或者返回值太大,无法用 clock_t 类型表示, clock() 函数就返回 -1

为了知道某个操作所耗费的精确时间,需要调用两次 clock() ,然后将两次的返回值相减。

clock_t start = clock();

// ... 执行某些操作

clock_t end = clock();

long double seconds = (float)(end - start) / CLOCKS_PER_SEC;

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