C++時間類型詳解（ time_t 和 tm ）

原文：http://blog.csdn.net/love_gaohz/article/details/6637625


Unix時間戳(Unix timestamp)，或稱Unix時間(Unix time)、POSIX時間(POSIX time)，是一種時間表示方式，定義為從格林威治時間1970年01月01日00時00分00秒起至現在的總秒數。Unix時間戳不僅被使用在Unix 系統、類Unix系統中，也在許多其他操作系統中被廣告采用。

目前相當一部分操作系統使用32位二進制數字表示時間。此類系統的Unix時間戳最多可以使用到格林威治時間2038年01月19日03時14分07秒（二進制：01111111 11111111 11111111 11111111）。其后一秒，二進制數字會變為10000000 00000000 00000000 00000000，發生溢出錯誤，造成系統將時間誤解為1901年12月13日20時45分52秒。這很可能會引起軟件故障，甚至是系統癱瘓。使用64位二進制數字表示時間的系統（最多可以使用到格林威治時間292,277,026,596年12月04日15時30分08秒）則基本不會遇到這類溢出問題。

首先我們了解一下時間的相關概念，以及之間的區別，需要了解的時間概念有：
本地時間(locale time)
格林威治時間（Greenwich Mean Time GMT）
時間協調時間 （Universal Time Coordinated UTC）
  本地時間，顯而易見不用解釋了
  先看看時間的標准：
（1）世界時 
世界時是最早的時間標准。在1884年，國際上將1s確定為全年內每日平均長度的1/8.64×104。以此標准形成的時間系統，稱為世界是，即UT1。1972年國際上開始使用國際原子時標，從那以后，經過格林威治老天文台本初子午線的時間便被稱為世界時，即UT2，或稱格林威治時間（GMT），是對地球轉速周期性差異進行校正后的世界時。
（2）原子時 
1967年，人們利用銫原子振盪周期極為規律的特性，研制出了高精度的原子時鍾，將銫原子能級躍遷輻射9192631770周所經歷的時間定為1s。現在用的時間就是1971年10月定義的國際原子時，是通過世界上大約200多台原子鍾進行對比后，再由國際度量衡局時間所進行數據處理，得出的統一的原子時，簡稱TAI。
（3）世界協調時 
世界協調時是以地球自轉為基礎的時間標准。由於地球自轉速度並不均勻，並非每天都是精確的86400原子s，因而導致了自轉時間與世界時之間存在18個月有1s的誤差。為糾正這種誤差，國際地球自轉研究所根據地球自轉的實際情況對格林威治時間進行增減閏s的調整，與國際度量衡局時間所聯合向全世界發布標准時間，這就是所謂的世界協調時（UTC:CoordinatdeUniversalTime）。UTC的表示方式為：年（y）、月（m）、日（d）、時（h）、分（min）、秒（s），均用數字表示。

  
GPS 系統中有兩種時間區分，一為UTC，另一為LT（地方時）兩者的區別為時區不同，UTC就是0時區的時間，地方時為本地時間，如北京為早上八點（東八區），UTC時間就為零點，時間比北京時晚八小時，以此計算即可
  通過上面的了解，我們可以認為格林威治時間就是時間協調時間（GMT=UTC），格林威治時間和UTC時間均用秒數來計算的。

   而在我們平時工作當中看到的計算機日志里面寫的時間大多數是用UTC時間來計算的，那么我們該怎么將UTC時間轉化為本地時間便於查看日志，那么在作程序開發時又該怎么將本地時間轉化為UTC時間呢？
   下面就介紹一個簡單而使用的工具，就是使用linux/unix命令date來進行本地時間和local時間的轉化。
   大家都知道，在計算機中看到的utc時間都是從（1970年01月01日 0:00:00)開始計算秒數的。所看到的UTC時間那就是從1970年這個時間點起到具體時間共有多少秒。

我們在編程中可能會經常用到時間，比如取得系統的時間（獲取系統的年、月、日、時、分、秒，星期等），或者是隔一段時間去做某事，那么我們就用到一些時間函數。



linux下存儲時間常見的有兩種存儲方式，一個是從1970年到現在經過了多少秒，一個是用一個結構來分別存儲年月日時分秒的。
time_t 這種類型就是用來存儲從1970年到現在經過了多少秒，要想更精確一點，可以用結構struct timeval，它精確到微妙。
struct timeval
{
    long tv_sec; /*秒*/
    long tv_usec; /*微秒*/
};



而直接存儲年月日的是一個結構：
struct tm
{
    int tm_sec;  /*秒，正常范圍0-59， 但允許至61*/
    int tm_min;  /*分鍾，0-59*/
    int tm_hour; /*小時， 0-23*/
    int tm_mday; /*日，即一個月中的第幾天，1-31*/
    int tm_mon;  /*月， 從一月算起，0-11*/  1+p->tm_mon;
    int tm_year;  /*年， 從1900至今已經多少年*/  1900＋ p->tm_year;
    int tm_wday; /*星期，一周中的第幾天， 從星期日算起，0-6*/
    int tm_yday; /*從今年1月1日到目前的天數，范圍0-365*/
    int tm_isdst; /*日光節約時間的旗標*/
};
需要特別注意的是，年份是從1900年起至今多少年，而不是直接存儲如2011年，月份從0開始的，0表示一月，星期也是從0開始的， 0表示星期日，1表示星期一。



下面介紹一下我們常用的時間函數：
#include <time.h>
char *asctime(const struct tm* timeptr);
將結構中的信息轉換為真實世界的時間，以字符串的形式顯示



char *ctime(const time_t *timep);
將timep轉換為真是世界的時間，以字符串顯示，它和asctime不同就在於傳入的參數形式不一樣



double difftime(time_t time1, time_t time2);
返回兩個時間相差的秒數



int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);
返回當前距離1970年的秒數和微妙數，后面的tz是時區，一般不用



struct tm* gmtime(const time_t *timep);
將time_t表示的時間轉換為沒有經過時區轉換的UTC時間，是一個struct tm結構指針



stuct tm* localtime(const time_t *timep);
和gmtime類似，但是它是經過時區轉換的時間。



time_t mktime(struct tm* timeptr);
將struct tm 結構的時間轉換為從1970年至今的秒數



time_t time(time_t *t);
取得從1970年1月1日至今的秒數。



上面是簡單的介紹，下面通過實戰來看看這些函數的用法：
下載: gettime1.c
/*gettime1.c*/
#include <time.h>

int main()
{
    time_t timep;
   
    time(&timep); /*獲取time_t類型的當前時間*/
    /*用gmtime將time_t類型的時間轉換為struct tm類型的時間按，／／沒有經過時區轉換的UTC時間
      然后再用asctime轉換為我們常見的格式 Fri Jan 11 17:25:24 2008
    */
    printf("%s", asctime(gmtime(&timep)));
    return 0;
}
編譯並運行：
$gcc -o gettime1 gettime1.c
$./gettime1
Fri Jan 11 17:04:08 2008
下面是直接把time_t類型的轉換為我們常見的格式:
下載: gettime2.c
/* gettime2.c*/
#include <time.h>

int main()
{
    time_t timep;
   
    time(&timep); /*獲取time_t類型當前時間*/   
    /*轉換為常見的字符串：Fri Jan 11 17:04:08 2008*/
    printf("%s", ctime(&timep));
    return 0;
}
編譯並運行：
$gcc -o gettime2 gettime2.c
$./gettime2
Sat Jan 12 01:25:29 2008
我看了一本書上面說的這兩個例子如果先后執行的話，兩個的結果除了秒上有差別之外（執行程序需要時間），應該是一樣的，可是我這里執行卻發現差了很長時間按，一個是周五，一個是周六，后來我用 date 命令執行了一遍
$date
六 1月 12 01:25:19 CST 2008
我發現date和gettime2比較一致， 我估計可能gettime1並沒有經過時區的轉換，它們是有差別的。
下載: gettime3.c
/*gettime3.c */
#include <time.h>

int main()
{
    char *wday[] = {"Sun", "Mon", "Tue", "Wed", "Thu", "Fri", "Sat"};
    time_t timep;
    struct tm *p;
   
    time(&timep); /*獲得time_t結構的時間，UTC時間*/
    p = gmtime(&timep); /*轉換為struct tm結構的UTC時間*/
    printf("%d/%d/%d ", 1900 + p->tm_year, 1+ p->tm_mon, p->tm_mday);
    printf("%s %d:%d:%d\n", wday[p->tm_wday], p->tm_hour,
        p->tm_min, p->tm_sec);
    return 0;
}
編譯並運行：
$gcc -o gettime3 gettime3.c
$./gettime3
2008/1/11 Fri 17:42:54
從這個時間結果上來看，它和gettime1保持一致。
下載: gettime4.c
/*gettime4.c*/
#include <time.h>

int main()
{
    char *wday[] = {"Sun", "Mon", "Tue", "Wed", "Thu", "Fri", "Sat"};
    time_t timep;
    struct tm *p;
   
    time(&timep); /*獲得time_t結構的時間，UTC時間*/
    p = localtime(&timep); /*轉換為struct tm結構的當地時間*/
    printf("%d/%d/%d ", 1900 + p->tm_year, 1+ p->tm_mon, p->tm_mday);
    printf("%s %d:%d:%d\n", wday[p->tm_wday], p->tm_hour, p->tm_min, p->tm_sec);
    return 0;
}
編譯並運行：
$gcc -o gettime4 gettime4.c
$./gettime4
2008/1/12 Sat 1:49:29
從上面的結果我們可以這樣說：
time, gmtime, asctime 所表示的時間都是UTC時間，只是數據類型不一樣，

而localtime, ctime 所表示的時間都是經過時區轉換后的時間，它和你用系統命令date所表示的CST時間應該保持一致。

下載: gettime5.c
/*gettime5.c*/
#include <time.h>

int main()
{
    time_t timep;
    struct tm *p;

    time(&timep); /*當前time_t類型UTC時間*/
    printf("time():%d\n",timep);
    p = localtime(&timep); /*轉換為本地的tm結構的時間按*/
    timep = mktime(p); /*重新轉換為time_t類型的UTC時間，這里有一個時區的轉換*/ //by lizp 錯誤，沒有時區轉換， 將struct tm 結構的時間轉換為從1970年至p的秒數
    printf("time()->localtime()->mktime(): %d\n", timep);
    return 0;
}
編譯並運行：
$gcc -o gettime5 gettime5.c
$./gettime5
time():1200074913
time()->localtime()->mktime(): 1200074913
這里面把UTC時間按轉換為本地時間，然后再把本地時間轉換為UTC時間，它們轉換的結果保持一致。
下載: gettime6.c
/*gettime6.c */
#include <time.h>

int main()
{
    time_t timep;
    struct tm *p;

    time(&timep);  /*得到time_t類型的UTC時間*/
    printf("time():%d\n",timep);
    p = gmtime(&timep); /*得到tm結構的UTC時間*/
    timep = mktime(p); /*轉換，這里會有時區的轉換*/ //by lizp 錯誤，沒有時區轉換， 將struct tm 結構的時間轉換為從1970年至p的秒數
    printf("time()->gmtime()->mktime(): %d\n", timep);
    return 0;
}
編譯並運行：
$gcc -o gettime6 gettime6.c
$./gettime6
time():1200075192
time()->gmtime()->mktime(): 1200046392
從這里面我們可以看出，轉換后時間不一致了，計算一下，整整差了8個小時( (1200075192-1200046392)/3600 = 8)，說明mktime會把本地時間轉換為UTC時間，這里面本來就是UTC時間，於是再弄個時區轉換，結果差了8個小時，用的時候應該注意。

strftime() 函數將時間格式化
我們可以使用strftime（）函數將時間格式化為我們想要的格式。它的原型如下：
size_t strftime(
     char *strDest,
     size_t maxsize,
     const char *format,
     const struct tm *timeptr
);
我們可以根據format指向字符串中格式命令把timeptr中保存的時間信息放在strDest指向的字符串中，最多向strDest中存放maxsize個字符。該函數返回向strDest指向的字符串中放置的字符數。
函數strftime()的操作有些類似於sprintf()：識別以百分號(%)開始的格式命令集合，格式化輸出結果放在一個字符串中。格式化命令說明串 strDest中各種日期和時間信息的確切表示方法。格式串中的其他字符原樣放進串中。格式命令列在下面，它們是區分大小寫的。
%a 星期幾的簡寫
%A 星期幾的全稱
%b 月分的簡寫
%B 月份的全稱
%c 標准的日期的時間串
%C 年份的后兩位數字
%d 十進制表示的每月的第幾天
%D 月/天/年
%e 在兩字符域中，十進制表示的每月的第幾天
%F 年-月-日
%g 年份的后兩位數字，使用基於周的年
%G 年分，使用基於周的年
%h 簡寫的月份名
%H 24小時制的小時
%I 12小時制的小時
%j 十進制表示的每年的第幾天
%m 十進制表示的月份
%M 十時制表示的分鍾數
%n 新行符
%p 本地的AM或PM的等價顯示
%r 12小時的時間
%R 顯示小時和分鍾：hh:mm
%S 十進制的秒數
%t 水平制表符
%T 顯示時分秒：hh:mm:ss
%u 每周的第幾天，星期一為第一天 （值從0到6，星期一為0）
%U 第年的第幾周，把星期日做為第一天（值從0到53）
%V 每年的第幾周，使用基於周的年
%w 十進制表示的星期幾（值從0到6，星期天為0）
%W 每年的第幾周，把星期一做為第一天（值從0到53）
%x 標准的日期串
%X 標准的時間串
%y 不帶世紀的十進制年份（值從0到99）
%Y 帶世紀部分的十制年份
%z，%Z 時區名稱，如果不能得到時區名稱則返回空字符。
%% 百分號
如果想顯示現在是幾點了，並以12小時制顯示，就象下面這段程序：
#include "time.h"
#include "stdio.h"
int main(void)
{
    struct tm *ptr;
    time_t lt;
    char str[80];
    lt=time(NULL);
    ptr=localtime(<);
    strftime(str,100,"It is now %I %p",ptr);
    printf(str);
    return 0;
}
其運行結果為：
It is now 4PM
而下面的程序則顯示當前的完整日期：
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<time.h>
int main( void )
{
    struct tm *newtime;
    char tmpbuf[128];
    time_t lt1;
   
time( &lt1 );
    newtime=localtime(&lt1);
   
strftime( tmpbuf, 128, "Today is %A, day %d of %B in the year %Y.\n", newtime);
    printf(tmpbuf);

return 0;
}