Linux/Unix time时间戳的处理转换函数

linux下的时间函数

我们在编程中可能会经常用到时间，比如取得系统的时间（获取系统的年、月、日、时、分、秒，星期等），或者是隔一段时间去做某事，那么我们就用到一些时间函数。

linux下存储时间常见的有两种存储方式，一个是从1970年到现在经过了多少秒，一个是用一个结构来分别存储年月日时分秒的。

time_t 这种类型就是用来存储从1970年到现在经过了多少秒，要想更精确一点，可以用结构struct timeval，它精确到微妙。

struct timeval
{
   long tv_sec ; /*秒*/
   long tv_usec ; /*微秒*/
} ;

而直接存储年月日的是一个结构：

struct tm
{
   int tm_sec ; /*秒，正常范围0-59， 但允许至61*/
   int tm_min ; /*分钟，0-59*/
   int tm_hour ; /*小时， 0-23*/
   int tm_mday ; /*日，即一个月中的第几天，1-31*/
   int tm_mon ; /*月， 从一月算起，0-11*/
   int tm_year ; /*年， 从1900至今已经多少年*/
   int tm_wday ; /*星期，一周中的第几天， 从星期日算起，0-6*/
   int tm_yday ; /*从今年1月1日到目前的天数，范围0-365*/
   int tm_isdst ; /*日光节约时间的旗标*/
} ;

需要特别注意的是，年份是从1900年起至今多少年，而不是直接存储如2008年，月份从0开始的，0表示一月，星期也是从0开始的， 0表示星期日，1表示星期一。

下面介绍一下我们常用的时间函数：

#include < time.h >
char * asctime ( const struct tm * timeptr ) ;
将结构中的信息转换为真实世界的时间，以字符串的形式显示
char * ctime ( const time_t * timep ) ;
将 timep 转换为真是世界的时间，以字符串显示，它和 asctime 不同就在于传入的参数形式不一样
double difftime ( time_t time1 , time_t time2 ) ;
返回两个时间相差的秒数
int gettimeofday ( struct timeval * tv , struct timezone * tz ) ;
返回当前距离 1970 年的秒数和微妙数，后面的 tz 是时区，一般不用
struct tm * gmtime ( const time_t * timep ) ;
将 time_t 表示的时间转换为没有经过时区转换的 UTC 时间，是一个 struct tm 结构指针
stuct tm * localtime ( const time_t * timep ) ;
和 gmtime 类似，但是它是经过时区转换的时间。
time_t mktime ( struct tm * timeptr ) ;
将 struct tm 结构的时间转换为从 1970 年至今的秒数
time_t time ( time_t * t ) ;
取得从 1970 年 1 月 1 日至今的秒数。

上面是简单的介绍，下面通过实战来看看这些函数的用法：

下载: gettime1.c

1. /*gettime1.c*/
2. #include <time.h>
4. int main()
5. {
6. time_t timep;
8. time(&timep); /*获取time_t类型的当前时间*/
9. /*用gmtime将time_t类型的时间转换为struct tm类型的时间按，
10. 然后再用asctime转换为我们常见的格式 Fri Jan 11 17:25:24 2008
11. */
12. printf("%s", asctime(gmtime(&timep)));
13. return 0;
14. }

编译并运行：

$gcc -o gettime1 gettime1.c
$./gettime1
Fri Jan 11 17:04:08 2008

下面是直接把time_t类型的转换为我们常见的格式:

下载: gettime2.c

1. /* gettime2.c*/
2. #include <time.h>
4. int main()
5. {
6. time_t timep;
8. time(&timep); /*获取time_t类型当前时间*/
9. /*转换为常见的字符串：Fri Jan 11 17:04:08 2008*/
10. printf("%s", ctime(&timep));
11. return 0;
12. }

编译并运行：

$gcc -o gettime2 gettime2.c
$./gettime2
Sat Jan 12 01:25:29 2008

我看了一本书上面说的这两个例子如果先后执行的话，两个的结果除了秒上有差别之外（执行程序需要时间），应该是一样的，可是我这里执行却发现差了很长时间按，一个是周五，一个是周六，后来我用 date 命令执行了一遍

$date
六 1月 12 01:25:19 CST 2008

我发现date和gettime2比较一致， 我估计可能gettime1并没有经过时区的转换，它们是有差别的。

下载: gettime3.c

1. /*gettime3.c */
2. #include <time.h>
4. int main()
5. {
6. char *wday[] = {"Sun", "Mon", "Tue", "Wed", "Thu", "Fri", "Sat"};
7. time_t timep;
8. struct tm *p;
10. time(&timep); /*获得time_t结构的时间，UTC时间*/
11. p = gmtime(&timep); /*转换为struct tm结构的UTC时间*/
12. printf("%d/%d/%d ", 1900 + p->tm_year, 1 + p->tm_mon, p->tm_mday);
13. printf("%s %d:%d:%d/n", wday[p->tm_wday], p->tm_hour,
14. p->tm_min, p->tm_sec);
15. return 0;
16. }

编译并运行：

$gcc -o gettime3 gettime3.c
$./gettime3
2008/1/11 Fri 17:42:54

从这个时间结果上来看，它和gettime1保持一致。

下载: gettime4.c

1. /*gettime4.c*/
2. #include <time.h>
4. int main()
5. {
6. char *wday[] = {"Sun", "Mon", "Tue", "Wed", "Thu", "Fri", "Sat"};
7. time_t timep;
8. struct tm *p;
10. time(&timep); /*获得time_t结构的时间，UTC时间*/
11. p = localtime(&timep); /*转换为struct tm结构的当地时间*/
12. printf("%d/%d/%d ", 1900 + p->tm_year, 1 + p->tm_mon, p->tm_mday);
13. printf("%s %d:%d:%d/n", wday[p->tm_wday], p->tm_hour, p->tm_min, p->tm_sec);
14. return 0;
15. }

编译并运行：

$gcc -o gettime4 gettime4.c
$./gettime4
2008/1/12 Sat 1:49:29

从上面的结果我们可以这样说：
time, gmtime, asctime 所表示的时间都是UTC时间，只是数据类型不一样，而
localtime, ctime 所表示的时间都是经过时区转换后的时间，它和你用系统命令date所表示的CST时间应该保持一致。

下载: gettime5.c

1. /*gettime5.c*/
2. #include <time.h>
4. int main()
5. {
6. time_t timep;
7. struct tm *p;
9. time(&timep); /*当前time_t类型UTC时间*/
10. printf("time():%d/n",timep);
11. p = localtime(&timep); /*转换为本地的tm结构的时间按*/
12. timep = mktime(p); /*重新转换为time_t类型的UTC时间，这里有一个时区的转换*/
13. printf("time()->localtime()->mktime(): %d/n", timep);
14. return 0;
15. }

编译并运行：

$gcc -o gettime5 gettime5.c
$./gettime5
time():1200074913
time()->localtime()->mktime(): 1200074913

这里面把UTC时间按转换为本地时间，然后再把本地时间转换为UTC时间，它们转换的结果保持一致。

下载: gettime6.c

1. /*gettime6.c */
2. #include <time.h>
4. int main()
5. {
6. time_t timep;
7. struct tm *p;
9. time(&timep); /*得到time_t类型的UTC时间*/
10. printf("time():%d/n",timep);
11. p = gmtime(&timep); /*得到tm结构的UTC时间*/
12. timep = mktime(p); /*转换，这里会有时区的转换*/
13. printf("time()->gmtime()->mktime(): %d/n", timep);
14. return 0;
15. }

编译并运行：

$gcc -o gettime6 gettime6.c
$./gettime6
time():1200075192
time()->gmtime()->mktime(): 1200046392

从这里面我们可以看出，转换后时间不一致了，计算一下，整整差了8个小时( (1200075192-1200046392)/3600 = 8 )，说明mktime会把本地时间转换为UTC时间，这里面本来就是UTC时间，于是再弄个时区转换，结果差了8个小时，用的时候应该注意。

函数分类:
1. 设置时间: settimeofday, tzset
2. 获取时间: time, ftime, gettimeofday
3. 时间格式转换: mktime, strftime; gmtime, localtime; asctime, ctime
4. 其他: clock, difftime

asctime: 将时间和日期以字符串格式表示
头文件: time.h
函数定义: char *asctime(const struct tm *timeptr);
说明: asctime()将函数timeptr所指的tm结构中的信息转换成现实世界所使用的时间日期表示方法, 然后将结果以字符串形态返回. 此函数已经由时区转换成当地时间, 返回的字符串格式为: "Wed Jun 30 21:49:08 1993/n"
ctime: 将时间和日期以字符串格式表示
头文件: time.h
函数定义: char *ctime(const time_t *timep);
说明: ctime()同asctime()函数, 只是输入参数为time_t.
应用举例:
#include <stdio.h>
#include <time.h>
int main(void)
{
time_t timep;
time(&timep);
printf("%s", ctime(&timep));
printf("%s", asctime(gmtime(&timep)));
return 0;
}
运行结果:
Sun Dec 14 15:30:11 2008
Sun Dec 14 15:30:11 2008

clock: 取得进程占用CPU的大约时间
头文件: time.h
函数定义: clock_t clock(void);
说明: clock()用来返回进程所占用CPU的大约时间.

difftime: 计算时间差距
头文件: time.h
函数定义: double difftime(time_t time1, time_t time0);
说明: difftime()用来计算参数time1-time0, 结果以double型精确值返回. 两个参数的时间都是以1970年1月1日0时0分0秒算起的UTC时间.

ftime: 取得目前的时间和日期
头文件: sys/timeb.h
函数定义: int ftime(struct timeb *tp);
说明: ftime()将日前时间日期由参数tp所指的结构输出. tp结构定义如下:
struct timeb{
/* 为从1970年1月1日至今的秒数 */
time_t time;
/* 为千分之一秒 */
unsigned short millitm;
/* 为目前时区和Greenwich相差的时间, 单位为单位 */
short timezone;
/* 为日光节约时间的修正状态, 若非0为启用日光节约时间的修正 */
short dstflag;
};
无论成功还是失败都返回0.
应用举例:
#include <stdio.h>
#include <sys/timeb.h>
int main(void)
{
struct timeb tp;
ftime(&tp);
printf("time: %d/n", tp.time);
printf("millitm: %d/n", tp.millitm);
printf("timezone: %d/n", tp.timezone);
printf("dstflag: %d/n", tp.dstflag);
return 0;
}
运行结果:
time: 1229271908
millitm: 716
timezone: -480
dstflag: 0

gettimeofday: 取得目前的时间
头文件: sys/time.h unist.d
函数定义: int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);
说明: gettimeofday()会把目前的时间用tv所指的结构返回, 当地时区的信息则放到tz所指的结构中. 成功则返回0, 失败返回－1, 错误代码存于errno. EFAULT是指针tv和tz所指的内存空间超出存取权限.
timeval结构定义为:
struct timeval{
/* 为从1970年1月1日至今的秒数 */
long tv_sec;
/* 微秒 */
long tv_usec;
};
timezone 结构定义为:
struct timezone{
/* 和Greenwich时间差了多少分钟 */
int tz_minuteswest;   
/*日光节约时间的状态*/
int tz_dsttime;
};
上述两个结构都定义在/usr/include/sys/time.h, tz_dsttime所代表的状态如下：
   DST_NONE     /*不使用*/
   DST_USA      /*美国*/
   DST_AUST     /*澳洲*/
   DST_WET      /*西欧*/
   DST_MET      /*中欧*/
   DST_EET      /*东欧*/
   DST_CAN      /*加拿大*/
   DST_GB       /*大不列颠*/
   DST_RUM      /*罗马尼亚*/
   DST_TUR      /*土耳其*/
   DST_AUSTALT /*澳洲（1986年以后）*/

gmtime: 将秒数转换目前的时间和日期
头文件: time.h
函数定义: struct tm *gmtime(const time_t *timep);
说明: gmtime()将参数timep所指的time_t结构中的信息转换成现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的定义为:
struct tm{
int tm_sec;
int tm_min;
int tm_hour;
int tm_mday;
int tm_mon;
int tm_year;
int tm_wday;
int tm_yday;
int tm_isdst;
};
   int tm_sec   代表目前秒数, 正常范围为0-59, 但允许至61秒
   int tm_min   代表目前分数, 范围0-59
   int tm_hour 从午夜算起的时数, 范围为0-23
   int tm_mday 目前月份的日数, 范围01-31
   int tm_mon   代表目前月份, 从一月算起, 范围从0-11
   int tm_year   从1900年算起至今的年数
   int tm_wday   一星期的日数, 从星期一算起, 范围为0-6
   int tm_yday   从今年1月1日算起至今的天数, 范围为0-365
   int tm_isdst 日光节约时间的旗标
此函数返回的时间日期未经时区转换, 是UTC时间.

localtime: 将秒数转换当地目前的时间和日期
头文件: time.h
函数定义: struct *localtime(const time_t *timep);
说明: localtime()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gmtime(). 此函数返回的时间日期已经转换成当地时区.

mktime: 将时间结构数据转换成经过的秒数
头文件: time.h
函数定义: time_t mktime(struct tm *timeptr);
说明: mktime()用来将参数timeptr所指的tm结构数据转换成从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. 返回经过的秒数.

settimeofday: 设置目前的时间
头文件: sys/time.h unistd.h
函数定义: settimeofday()会把目前时间设成由tv所指的结构信息, 当地时区信息则设成tz所指的结构. 详细的说明请参考gettimeofday(). 注意, 只有root权限才能使用此函数修改时间. 成功则返回0, 失败返回－1, 错误代码存于errno.
错误代码:
   EPERM   并非由root权限调用settimeofday(), 权限不够
   EINVAL 时区或某个数据是不正确的, 无法正确设置时间

strftime: 格式化日期和时间
头文件: time.h
函数定义: size_t strftime(char *s, size_t max, const char *format, const struct tm *tm);
说明: strftime()会将参数tm的时间结构, 参照参数format所指定的字符串格式做转换, 转换后的字符串内容将复制到参数s所指的字符串数组中, 该字符串的最大长度为参数max所控制. 下面是参数format的格式指令:
   %a 当地星期日期的名称缩写, 如: Sun
   %A 当地星期日期的名称缩写, 如: Sunday
   %b 当地月份的缩写
   %B 当地月份的完整名称
   %c 当地适当的日期与时间表示法
   %C 以year/100表示年份
   %d 月里的天数, 表示法为01-31
   %D 相当于"%m%d%y"格式
   %e 月里的天数, 表示法为1-31
   %h 当地月份的缩写
   %H 以24小时制表示小时数, 表示法为00-23
   %I 以12小时制表示小时数, 表示法为01-12
   %j 一年中的天数(001-366)
   %k 以24小时制表示小时数, 表示法为0-23
   %l 以12小时制表示小时数, 表示法为1-12
   %m 月份(01-12)
   %M 分钟数(00-59)
   %n 同/n
   %p 显示对应的AM或PM
   %P 显示对应的am或pm
   %r 相当于使用"%I:%M:%S %p"格式
   %R 相当于使用"%H:%M"格式
   %s 从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
   %S 秒数(00-59)
   %t 同/t
   %T 24小时时间表示, 相当于"%H:%M:%S"格式
   %u 一星期中的星期日期, 范围1-7, 星期一从1开始
   %U 一年中的星期数(00-53), 一月第一个星期日开始为01
   %w 一星期中的星期日期, 范围0-6, 星期日从0开始
   %W 一年中的星期数(00-53), 一月第一个星期一开始为01
   %x 当地适当的日期表示
   %X 当地适当的时间表示
   %y 一世纪中的年份表示
   %Y 完整的公元年份表示
   %Z 使用的时区名称
   %% '%'符号
返回复制到参数s所指的字符串数组的总字符数, 不包括字符串结束符. 如果返回0, 表示未复制字符串到参数s内, 但不表示一定有错误发生.
附加说明: 环境变量TZ和TC_TIME会影响此函数结果.
应用举例:
#include <stdio.h>
#include <time.h>
int main(void)
{
char *format[] = {"%I: %M: %S %p %m/%d %a", "%x %X %Y", NULL};
char buf[30];
int i;
time_t clock;
struct tm *tm;
time(&clock);
tm = localtime(&clock);
for(i = 0; format[i] != NULL; i++)
{
   strftime(buf, sizeof(buf), format[i], tm);
   printf("%s => %s/n", format[i], buf);
}
return 0;
}
运行结果:
%I: %M: %S %p %m/%d %a => 01: 46: 44 AM 12/15 Mon
%x %X %Y => 12/15/08 01:46:44 2008

time: 取得目前的时间
头文件: time.h
函数定义: time_t time(time_t *t);
说明: time()会返回从1970年1月1日从0时0分0秒算起的UTC时间到现在所经过的秒数. 如果t并非空指针的话, 此函数也会将返回值存到t指针所指的内存. 成功则返回秒数, 失败则返回(time_t-1)值, 错误原因存于errno中.

tzset: 设置时区以供时间转换
头文件: time.h
函数定义: void tzset(void); extern char *tzname[2];
说明: tzset()用来将环境变量TZ设给全局变量tzname, 也就是从环境变量取得目前当地的时区. 时间转换函数会自动调用此函数. 若TZ为设置, tzname会依照/etc/localtime找出最接近当地的时区. 若TZ为NULL, 或是无法判认, 则使用UTC时区. 此函数总是成功, 并且初始化tzname.