Linux应用开发（3）：Linux时间操作(time、mktime、localtime等)

赛先生.AI

已于 2025-03-02 10:55:53 修改

阅读量1.7k

点赞数 11

分类专栏： Linux应用开发(C++) 文章标签： linux

于 2024-04-08 18:27:36 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/tecsai/article/details/137519129

版权

Linux应用开发(C++) 专栏收录该内容

23 篇文章

订阅专栏

1. 简述

在Linux系统中，时间操作函数是编程中经常使用的一部分，它们允许程序获取和设置系统时间，以及对时间进行各种处理。以下是一些常用的时间操作函数的详细介绍。

便于记忆，可以按照如下的规律。

gettimeofday和settimeofday为一组，分别用于获取时间和设置时间，精度为微秒级。

time用于获取epoch utc时间（epoch秒数）。

clock_settime和clock_gettime用于获取和设置UTC时间，精度为纳秒级（这一组用来替代gettimeofday和settimeofday）。

接下来的两组均是在Epoch秒数与可读时间（struct tm）之间互转。

localtime和mktime互为逆操作，前者将Epoch UTC时间转换为本地时区时间，后者将本地时区时间转换为Epoch UTC时间。

gmtime和timegm互为逆操作，前者将Epoch UTC时间转换为UTC可读时间，后者将UTC可读时间转换为Epoch UTC时间。

需要特别注意的是，位系统设置时间时，都是设置UTC时间。当我们执行“date”指令时，系统将会根据时区自动转换时间，如CST = UTC + 8。

2. 获取时间

gettimeofdat、time和clock_gettime获取的都是UTC时间，而不受当前系统时区的影响。也就是说，即使当前系统的时区是CST，即北京时间，gettimeofdat、time和clock_gettime获取的仍然是UTC时间。

(1) time: 获取1970年1月1日以来的总的秒计数

time() 函数是时间操作中最基础的函数之一，它返回自1970年1月1日（UTC）以来的秒数。这个时间点也被称为Unix纪元或Epoch。

#include <time.h>
time_t time(time_t *timer);

timer 参数是一个可选的指针，如果提供了这个参数，time() 会将当前的UTC时间存储在 timer 指向的位置。

函数返回当前的UTC时间（time_t类型），如果出现错误，则返回 -1。

(2) gettimeofday: 获取高精度时间

gettimeofday() 函数用于获取当前UTC时间的更高精度（微秒级）。

#include <sys/time.h>

int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);
struct timeval {
    time_t tv_sec;     // 秒
    suseconds_t tv_usec; // 微秒
};
struct timezone {
    int tz_minuteswest; // 与UTC的时差（分钟）
    int tz_dsttime;     // 夏令时信息
};

tv 参数是一个指向 timeval 结构的指针，用于存储当前的时间信息。

tz 参数是一个可选的指向 timezone 结构的指针，用于存储有关时区和夏令时的信息。

函数返回0表示成功，返回-1表示错误。

(3) clock_gettime: 获取UTC时间

clock_gettime用于获取UTC时间，经度精确到纳秒级。

#include <time.h>
int clock_gettime(clockid_t clk_id, struct timespec *tp);
clk_id：始终类型，取值如下：
CLOCK_REALTIME 系统实时时钟，表示自1970-01-01 00:00:00 UTC 起的当前时间。
CLOCK_MONOTONIC 单调时钟，不受系统时间修改影响，适用于测量时间间隔。
CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID 进程级别的 CPU 时间，适用于测量进程消耗的 CPU 时间。
CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID 线程级别的 CPU 时间，适用于测量线程消耗的 CPU 时间。
CLOCK_MONOTONIC_RAW 未经过调整的单调时钟，提供更精确的时间测量。
CLOCK_BOOTTIME 从系统启动到当前的时间，包括系统挂起的时间。

tp: struct timespec类型的，结构类型如下：

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

3. 时间转换

(1) localtime: 转换为本地时间(本地时区)

localtime() 函数将UTC时间转换为本地时间，并将其存储在 tm 结构中。

#include <time.h>
struct tm *localtime(const time_t *timer);

struct tm结构体如下。

struct tm {
    int tm_sec;   ///< 秒
    int tm_min;   ///< 分钟
    int tm_hour;  ///< 小时
    int tm_mday;  ///< 日期（1-31, 当月的第几天）
    int tm_mon;   ///< 月（0-11）
    int tm_year;  ///< 自 1900 起的年数
    int tm_wday;  ///< 星期（0-6，本周的第几天）
    int tm_yday;  ///< 自年初以来的天数（0-365, 本年的第几天）
    int tm_isdst; ///< 夏令时标识符（小于0表示没有夏令时, 自动判别；等于0表示不知道；大于0表示夏令时）
};

timer 参数是一个指向 time_t 类型的指针，指向要转换的UTC时间。

函数返回一个指向 tm 结构的指针，其中包含了转换后的本地时间信息。

(2) mktime：将本地时间转换为UTC时间

mktime() 函数将本地时间转换为UTC时间，功能上与localtime() 互为逆操作。

#include <time.h>

time_t mktime(struct tm *timeptr);

timeptr 参数是一个指向 tm 结构的指针，该结构包含了本地时间信息。

函数返回转换后的UTC时间（time_t类型）。如果 tm 结构中的日期无效，则返回 -1。

(3) gmtime: 转换为可读的UTC时间

gmtime() 函数将UTC时间转换为可读时间，并将其存储在 tm 结构中。与localtime不同的是，gmtime是转换为0时区的本地时间。

#include <sys/time.h>

struct tm *gmtime(const time_t *timer);

(4) timegm: 将刻度的UTC时间转换为EPOCH UTC时间。

time_t timegm(struct tm *tm);

4. 设置时间

(1) settimeofday：设置时间

settimeofday() 函数用于设置系统时钟的时间。这个函数在大多数系统上已经被废弃，因为它允许未经授权的修改系统时间，可能会带来安全问题。

#include <sys/time.h>

int settimeofday(const struct timeval *tv, const struct timezone *tz);

tv 参数是一个指向 timeval 结构的指针，包含了要设置的新时间。

tz 参数是一个指向 timezone 结构的指针，包含了时区信息。

函数返回0表示成功，返回-1表示错误。

(2) clock_settime: 设置时间

#include <time.h>

int clock_settime(clockid_t clk_id, const struct timespec *tp);

clockid_t clk_id 用于指定计时时钟的类型，有以下4种：

CLOCK_REALTIME:系统实时时间,随系统实时时间改变而改变,即从UTC1970-1-1 0:0:0开始计时,中间时刻如果系统时间被用户该成其他,则对应的时间相应改变  
CLOCK_MONOTONIC:从系统启动这一刻起开始计时,不受系统时间被用户改变的影响  
CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID:本进程到当前代码系统CPU花费的时间  
CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID:本线程到当前代码系统CPU花费的时间

struct timespect *tp用来存储当前的时间，其结构如下：

struct timespec  
{  
    time_t tv_sec; /* seconds */  
    long tv_nsec; /* nanoseconds */  
};

返回值。0成功，-1失败