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C/C++常用时间函数介绍

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这几天一直做跟时间有关的操作,今天有空,特地整理一下

 

在介绍之前,先介绍两个概念

 

Coordinated Universal Time(UTC):协调世界时,又称为世界标准时间,也就是大家所熟知的格林威治标准时间(Greenwich Mean Time,GMT)。比如,中国内地的时间与UTC的时差为+8,也就是UTC+8。美国是UTC-5。

 

Calendar Time:日历时间,是用“从一个标准时间点到此时的时间经过的秒数”来表示的时间。这个标准时间点对不同的编译器来说会有所不同,但对一个编译系统来说,这个标准时间点是不变的,该编译系统中的时间对应的日历时间都通过该标准时间点来衡量,所以可以说日历时间是“相对时间”,但是无论你在哪一个时区,在同一时刻对同一个标准时间点来说,日历时间都是一样的。(简单点说,可以理解为CT时间就是UTC时间减去1900-01-01 00:00:00)

 

与日期和时间相关的数据结构

 

typedef long time_t;         /* 时间值 */

 

    大家可能会产生疑问:既然time_t实际上是长整型,到未来的某一天,从一个时间点(一般是1970年1月1日0时0分0秒)到那时的秒数(即日历时间)超出了长整形所能表示的数的范围怎么办?对time_t数据类型的值来说,它所表示的时间不能晚于2038年1月18日19时14分07秒。为了能够表示更久远的时间,一些编译器厂商引入了64位甚至更长的整形数来保存日历时间。比如微软在Visual C++中采用了__time64_t数据类型来保存日历时间,并通过_time64()函数来获得日历时间(而不是通过使用32位字的time()函数),这样就可以通过该数据类型保存3001年1月1日0时0分0秒(不包括该时间点)之前的时间。

 

struct tm 
{ 
    int tm_sec; /* 秒 - 取值区间为[0,59] */ 
    int tm_min; /* 分 - 取值区间为[0,59] */ 
    int tm_hour; /* 时 - 取值区间为[0,23] */ 
    int tm_mday; /* 一个月中的日期 - 取值区间为[1,31] */ i
    nt tm_mon; /* 月份(从一月开始,0代表一月)- 取值区间为[0,11] */ 
    int tm_year; /* 年份,其值等于实际年份减去1900 */  
    int tm_wday; /* 星期–取值区间为[0,6],其中0代表星期天,1代表星期一,以此类推 */ 
    int tm_yday; /* 从每年的1月1日开始的天数 – 取值区间为[0,365],其中0代表1月1日,1代表1月2日,以此类推 */ 
    int tm_isdst; /*夏令时标识符,实行夏令时的时候,tm_isdst为正。不实行夏令时的进候,tm_isdst为0;不了解情况时,tm_isdst()为负。
                    夏令时可以在网上找到答案,在中国,已经不再使用夏令时*/ 
};

 

typedef long clock_t;     从"开启这个程序进程"到"程序中调用clock()函数"时之间的CPU时钟计时单元(clock tick)数

 

clock(取得CPU时钟计时单元(clock tick)数)
函数定义
clock_t clock( void )


函数说明
函数返回从"开启这个程序进程"到"程序中调用clock()函数"时之间的CPU时钟计时单元(clock tick)数。其中clock_t是用来保存时间的数据类型


返回值
从"开启这个程序进程"到"程序中调用clock()函数"时之间的CPU时钟计时单元(clock tick)数

 

在time.h文件中,定义了一个常量CLOCKS_PER_SEC,它用来表示一秒钟会有多少个时钟计时单元,其定义如下:

#define CLOCKS_PER_SEC ((clock_t)1000)

可以看到每过千分之一秒(1毫秒),调用clock()函数返回的值就加1。

 

范例:

#include "stdio.h"
#include "time.h"

int main( void )
{
   long    i = 10000000L;
   clock_t start, end;
   double  timeUsed;
   start = clock();
   while( i-- )      ;
   end = clock();
   timeUsed = (double)(end - start) / CLOCKS_PER_SEC;
   printf( "执行10000000次空循环用时%f秒\n", timeUsed );
}

 

输出结果
    执行10000000次空循环用时0.031000秒

 

time(取得目前的时间)
函数定义
time_t time(time_t *t);


函数说明
此函数会返回从公元1970年1月1日的0时0分0秒算起到现在所经过的秒数(CT时间)。如果t是非空指针的话,此函数也会将返回值存到t指针所指的内存。


返回值
成功则返回秒数,失败则返回((time_t)-1)值,错误原因存于errno中。

 

注意:由于返回的是CT时间,所以在做时间判断的时候一定要注意时区

 

范例

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

#define DAY_SECONDS (24*60*60)

int main(int argc, char**argv)
{
	time_t timeNow = time(NULL);

	time_t timeDayNow =  timeNow%DAY_SECONDS;
	int hour = timeDayNow/3600;
	int min = (timeDayNow%3600)/60;
	int sec = timeDayNow%60;

	printf("现在时间%d:%d:%d\n", hour, min, sec); 

	return 0;
};

 

输出结果会比你当前系统的时间早8个小时,那是因为中国内地的时间与UTC的时差为+8

 


localtime(取得当地目前时间和日期)
函数定义
struct tm *localtime(const time_t * timep);


函数说明
将参数timep所指的time_t结构中的信息转换成真实世界所使用的时间日期表示方法,然后将结果由结构tm返回。结构tm的定义请参考上面。此函数返回的时间日期已经转换成当地时区。


返回值
返回结构tm代表目前的当地时间。

 

gmtime(取得当地目前时间和日期)
函数定义
struct tm *gmtime()(const time_t * timep);


函数说明
将日历时间转化为世界标准时间(即格林尼治时间),并返回一个tm结构体来保存这个时间


返回值
返回结构tm代表目前的当地时间。

 

上面这个两个函数的参数和返回值都一样,唯一区别是localtime做了时区处理,返回当前时区的时间,而gmtime返回UTC时间

 

范例

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

int main(int argc, char**argv)
{
	const char *wday[]={"星期天","星期一","星期二","星期三","星期四","星期五","星期六"}; 

	time_t timeNow = time(NULL);

	struct tm* p = localtime(&timeNow); 

	struct tm* pp;

	printf("%d年%d月%d日 %d:%d:%d %s\n",p->tm_year+1900,p->tm_mon+1,p->tm_mday,p->tm_hour,p->tm_min,p->tm_sec, wday[p->tm_wday]); 

	pp = gmtime(&timeNow);

	printf("%d年%d月%d日 %d:%d:%d %s\n",pp->tm_year+1900,pp->tm_mon+1,pp->tm_mday,pp->tm_hour,pp->tm_min,pp->tm_sec, wday[pp->tm_wday]); 

	return 0;
};

 

输出结果
2010年4月1日 15:16:22 星期四
2010年4月1日 7:16:22 星期四


  其中localtime的结果和当前系统时间相同,gmtime比当前时间少8个小时

 

  注意:由于localtime和gmtime都使用全局变量存储结果,所以在使用时一定要注意,特别是在多线程中,他们都不是线程安全的函数


范例

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

int main(int argc, char**argv)
{
	time_t timeNow = time(NULL);
	struct tm *p = localtime(&timeNow); 

	struct tm *pp;
	timeNow += 10000;
	pp = localtime(&timeNow);

	printf("当前时间:%d年%d月%d日 %d:%d:%d\n",p->tm_year+1900,p->tm_mon+1,p->tm_mday,p->tm_hour,p->tm_min,p->tm_sec ); 
	printf("相加后时间:%d年%d月%d日 %d:%d:%d\n",pp->tm_year+1900,pp->tm_mon+1,pp->tm_mday,pp->tm_hour,pp->tm_min,pp->tm_sec ); 

	return 0;
};

 

输出:
当前时间:2010年4月1日 18:42:46
相加后时间:2010年4月1日 18:42:46


虽然后面的时间加了10000秒,但由于他们共用同样的全局变量,所以两个的时间是一样的

 

mktime(将时间结构数据转换成经过的秒数)

函数定义
time_t mktime(strcut tm * timeptr);


函数说明
mktime()用来将参数timeptr所指的tm结构数据转换成从公元1970年1月1日0时0分0 秒算起至今的UTC时间所经过的秒数。


返回值
返回经过的秒数。


注意:这里传入的参数必须是本地时间,不然就乱了

 

范例

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

int main(int argc, char**argv)
{
	time_t timeNow = time(NULL);

	struct tm* p = localtime(&timeNow); 

	time_t timeNow1 = mktime(p); 

	struct tm* pp = gmtime(&timeNow);

	time_t timeNow2 = mktime(pp);

	printf("%ld\n%ld\n%ld\n", timeNow, timeNow1, timeNow2);

	return 0;
};

 

输出结果
1270106860
1270106860
1270078060


可以发现当传UTC时间给mktime的时候,就还原不回去了,会比当前时间少28800秒,刚好8个小时

 


夏令时间
    夏令时比标准时快一个小时。例如,在夏令时的实施期间,标准时间的上午10点就成了夏令时的上午11点。


  夏令时,又称“日光节约时制”或“夏时制”,是一种为节约能源而人为规定地方时间的制度,在这一制度实行期间所采用的统一时间称为“夏令时间”。一般在天亮早的夏季人为将时间提前一小时,可以使人早起早睡,减少照明量,以充分利用光照资源,从而节约照明用电。各个采纳夏令时的国家具体规定不同。目前全世界有近110个国家每年要实行夏令时。(各时区多数位于其理想边界之西,导致实际上全年实施夏令时。),中国现在已经不实行夏令时

 

范例

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

int main(int argc, char**argv)
{
	time_t timeNow = time(NULL);

	struct tm p = *(localtime(&timeNow)); 
	struct tm pp = p;

	printf("当前时间:%ld\n", mktime(&p));

	pp.tm_isdst = 1;

	printf("启动夏令时后的时间:%ld\n", mktime(&pp));

	return 0;
};

 
输出:
当前时间:1270109197
启动夏令时后的时间:1270109197

 

从这里的输出发现,设置这个值好像没什么用处,同时我试了下调试运行,发现执行了mktime(&pp)后,pp中的tm_isdst又等于0了
暂时没发现tm_isdst变量的实际用途


还有一点要注意,struct tm结构体中字段tm_mday的值是从1开始,所以在构造月初时间的时候一定要把这个字段置为1

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

int main(int argc, char**argv)
{
	time_t timeNow = time(NULL);
	struct tm *p = localtime(&timeNow); //取得当前时间

	struct tm pp;
	memset(&pp, '\0', sizeof(pp));
	pp.tm_year = p->tm_year;
	pp.tm_mon = p->tm_mon;//设置成了当前月
	
	time_t timePP = mktime(&pp);

	printf("时间:%d年%d月%d日 %d:%d:%d\n",pp.tm_year+1900,pp.tm_mon+1,pp.tm_mday,pp.tm_hour,pp.tm_min,pp.tm_sec ); 

	return 0;
};

 
输出结果:时间:2010年3月31日 0:0:0

 

我们期待的输出是“2010年4月1日 0:0:0”,但由于pp.tm_mday等于0,所以最后得到的时间timePP是上个月月底,相差了一天,正确的做法是设置pp.tm_mday等于1

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评论
1 楼 chase_the_air 2014-09-03  
谢谢博主,不过有点小疑问:就是调用clock()函数求出的程序运行时间是不是还包括调用clock()函数自身的运行时间啊?
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