Метка времени Unix, также известная как Unix-время или время POSIX, — это способ представления времени, определяемый как общее число секунд с 00:00:00 1 января 1970 года по Гринвичу до настоящего момента. Unix-метки времени используются не только в системах Unix и Unix-подобных системах, но также широко применяются во многих других операционных системах.

В настоящее время значительное число операционных систем использует 32-битные двоичные числа для представления времени. Метка времени Unix в таких системах может использоваться максимум до 03:14:07 19 января 2038 года по Гринвичу (двоичное: 01111111 11111111 11111111 11111111). Спустя одну секунду двоичное число становится 10000000 00000000 00000000 00000000, что вызывает ошибку переполнения, из-за чего система ошибочно интерпретирует время как 20:45:52 13 декабря 1901 года. Это вполне может привести к сбоям программного обеспечения или даже к параличу системы. Системы, использующие 64-битные двоичные числа для представления времени (их можно использовать максимум до 15:30:08 4 декабря 292,277,026,596 года по Гринвичу), практически не столкнутся с такими проблемами переполнения.

Сначала давайте разберёмся со связанными понятиями времени и различиями между ними. Понятия времени, которые нам нужно понять, — это:

• Местное время (локальное время)
• Среднее время по Гринвичу (GMT)
• Всемирное координированное время (Universal Time Coordinated UTC)

Местное время, само собой разумеется, и не требует объяснений.

Сначала рассмотрим стандарты времени:

(1) Всемирное время

Всемирное время — это самый ранний стандарт времени. В 1884 году международное сообщество определило 1s как 1/8.64×10^4 от средней продолжительности каждого дня в течение года. Система времени, образованная этим стандартом, называется Всемирным временем, а именно UT1. В 1972 году международное сообщество начало использовать шкалу Международного атомного времени. С тех пор время, проходящее через нулевой меридиан в старой Гринвичской обсерватории, называется Всемирным временем, а именно UT2, или средним временем по Гринвичу (GMT), которое представляет собой Всемирное время с поправкой на периодические различия в скорости вращения Земли.

(2) Атомное время

В 1967 году, воспользовавшись чрезвычайно регулярным периодом колебаний атомов цезия, люди разработали высокоточные атомные часы и определили время, занимаемое 9,192,631,770 циклами излучения перехода между энергетическими уровнями атома цезия, как 1s. Время, используемое сейчас, — это Международное атомное время, определённое в октябре 1971 года, которое представляет собой единое атомное время, полученное путём сравнения примерно 200 атомных часов по всему миру и последующей обработки данных отделом времени Международного бюро мер и весов, сокращённо TAI.

(3) Всемирное координированное время

Всемирное координированное время — это стандарт времени, основанный на вращении Земли. Поскольку скорость вращения Земли неоднородна, не каждый день содержит ровно 86400 атомных секунд, что приводит к ошибке в 1 секунду каждые 18 месяцев между временем вращения и Всемирным временем. Чтобы исправить эту ошибку, Международная служба вращения Земли корректирует среднее время по Гринвичу, добавляя или вычитая дополнительные секунды в соответствии с фактическим состоянием вращения Земли, и совместно с отделом времени Международного бюро мер и весов публикует стандартное время для мира. Это так называемое Всемирное координированное время (UTC:CoordinatdeUniversalTime). UTC представляется как: год (y), месяц (m), день (d), час (h), минута (min), секунда (s), все они выражаются числами.

В системе GPS существуют два типа времени: одно — UTC, другое — LT (местное время). Разница между ними — часовой пояс. UTC — это время в часовом поясе 0, а местное время — это местное время. Например, если в Пекине 8:00 утра (UTC+8), то время UTC — 0:00, то есть на восемь часов отстает от пекинского времени. При таком расчете, исходя из вышесказанного, мы можем считать среднее время по Гринвичу всемирным координированным временем (GMT=UTC). И среднее время по Гринвичу, и время UTC вычисляются в секундах.

В нашей повседневной работе большинство моментов времени, записываемых в компьютерных журналах, рассчитывается с использованием времени UTC. Так как же преобразовать время UTC в местное время, чтобы было удобнее просматривать журналы? И при разработке программ, как преобразовать местное время во время UTC?

Ниже представлен простой и практичный инструмент — использование команды date в linux/unix для преобразования между местным временем и временем UTC.

Как всем известно, время UTC, которое видно в компьютере, отсчитывается в секундах от (1 января 1970 г. 0:00:00). Время UTC, которое вы видите, — это ровно столько секунд, сколько прошло от этой точки в 1970 году до конкретного момента времени.

В программировании нам часто может понадобиться время, например, чтобы получить системное время (получить системный год, месяц, день, час, минуту, секунду, день недели и т. д.) или выполнить что-то через интервал, тогда мы используем некоторые функции времени.

В Linux есть два распространённых способа хранения времени: один — количество секунд, прошедших с 1970 года до настоящего момента, другой — использование структуры для раздельного хранения года, месяца, дня, часа, минуты, секунды.

Тип time_t используется для хранения количества секунд, прошедших с 1970 года до настоящего момента. Для большей точности можно использовать структуру struct timeval, которая точна до микросекунд.

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

Тот, который напрямую хранит год, месяц, день, — это структура:

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*/  1+p->tm_mon;
    int tm_year;  /*年， 从1900至今已经多少年*/  1900＋ p->tm_year;
    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*/
};

Следует обратить особое внимание: год — это количество лет с 1900 года, а не хранится напрямую, например, как 2011; месяц начинается с 0, 0 означает январь; день недели также начинается с 0, 0 означает воскресенье, 1 означает понедельник.

Ниже мы рассмотрим часто используемые нами функции времени:

#include <time.h>
char *asctime(const struct tm* timeptr);

Преобразует информацию в структуре в реальное время и отображает её в виде строки.

char *ctime(const time_t *timep);

Преобразует timep в реальное время, отображаемое в виде строки. Отличие от asctime в том, что форма передаваемого параметра другая.

double difftime(time_t time1, time_t time2);

Возвращает разницу в секундах между двумя временами.

int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);

Возвращает количество секунд и микросекунд с 1970 года до текущего времени. Следующий ниже tz — это часовой пояс, обычно не используется.

struct tm* gmtime(const time_t *timep);

Преобразует время, представленное time_t, во время UTC без преобразования часового пояса. Это указатель на структуру struct tm.

stuct tm* localtime(const time_t *timep);

Похожа на gmtime, но это время, прошедшее преобразование часового пояса.

time_t mktime(struct tm* timeptr);

Преобразовать время в структуре struct tm в количество секунд с 1970 года до настоящего времени.

time_t time(time_t *t);

Получить количество секунд с 1 января 1970 года до настоящего времени.

Выше приведено краткое введение. Давайте ниже рассмотрим использование этих функций на практике:

/*gettime1.c*/
#include <time.h>

int main()
{
    time_t timep;
   
    time(&timep); /*获取time_t类型的当前时间*/
    /*用gmtime将time_t类型的时间转换为struct tm类型的时间按，／／没有经过时区转换的UTC时间
      然后再用asctime转换为我们常见的格式 Fri Jan 11 17:25:24 2008
    */
    printf("%s", asctime(gmtime(&timep)));
    return 0;
}

Скомпилируйте и запустите:

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

Ниже показано прямое преобразование типа time_t в наш обычный формат:

/* gettime2.c*/
#include <time.h>

int main()
{
    time_t timep;
   
    time(&timep); /*获取time_t类型当前时间*/   
    /*转换为常见的字符串：Fri Jan 11 17:04:08 2008*/
    printf("%s", ctime(&timep));
    return 0;
}

Скомпилируйте и запустите:

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

Я читал книгу, в которой говорилось, что если выполнить эти два примера один за другим, их результаты должны совпадать, за исключением разницы в секундах (выполнение программы занимает время). Однако, когда я запустил это здесь, я обнаружил, что они различались на длительное время: один был пятницей, другой — субботой. Позже я один раз выполнил команду date.

$ date
六 1月 12 01:25:19 CST 2008

Я обнаружил, что date и gettime2 хорошо согласуются. Я предполагаю, что gettime1, вероятно, не подвергся преобразованию часового пояса; между ними есть разница.

/*gettime3.c */
#include <time.h>

int main()
{
    char *wday[] = {"Sun", "Mon", "Tue", "Wed", "Thu", "Fri", "Sat"};
    time_t timep;
    struct tm *p;
   
    time(&timep); /*获得time_t结构的时间，UTC时间*/
    p = gmtime(&timep); /*转换为struct tm结构的UTC时间*/
    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;
}

Скомпилируйте и запустите:

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

Судя по этому результату времени, он согласуется с gettime1.

/*gettime4.c*/
#include <time.h>

int main()
{
    char *wday[] = {"Sun", "Mon", "Tue", "Wed", "Thu", "Fri", "Sat"};
    time_t timep;
    struct tm *p;
   
    time(&timep); /*获得time_t结构的时间，UTC时间*/
    p = localtime(&timep); /*转换为struct tm结构的当地时间*/
    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;
}

Скомпилируйте и запустите:

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

Из приведённых выше результатов можно сказать следующее:

Времена, представленные time, gmtime и asctime, — это всё время UTC, только с разными типами данных.

Времена, представленные localtime и ctime, — это всё время после преобразования часового пояса, и они должны согласовываться со временем CST, показанным системной командой date.

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

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

    time(&timep); /*当前time_t类型UTC时间*/
    printf("time():%d\n",timep);
    p = localtime(&timep); /*转换为本地的tm结构的时间按*/
    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*/ //by lizp 错误，没有时区转换， 将struct tm 结构的时间转换为从1970年至p的秒数
    printf("time()->localtime()->mktime(): %d\n", timep);
    return 0;
}

Скомпилируйте и запустите:

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

Здесь время UTC преобразуется в местное время, а затем местное время преобразуется во время UTC. Результаты преобразования остаются согласованными.

/*gettime6.c */
#include <time.h>

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

    time(&timep);  /*得到time_t类型的UTC时间*/
    printf("time():%d\n",timep);
    p = gmtime(&timep); /*得到tm结构的UTC时间*/
    timep = mktime(p); /*转换，这里会有时区的转换*/ //by lizp 错误，没有时区转换， 将struct tm 结构的时间转换为从1970年至p的秒数
    printf("time()->gmtime()->mktime(): %d\n", timep);
    return 0;
}

Скомпилируйте и запустите:

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

Из этого видно, что после преобразования время не совпадает. Если посчитать, разница составляет ровно 8 часов ((1200075192-1200046392)/3600 = 8). Это показывает, что mktime преобразует местное время в UTC. Здесь время изначально было в UTC, поэтому после ещё одного преобразования часового пояса результат отличается на 8 часов. Следует быть осторожным при его использовании.

Функция strftime() форматирует время.

Мы можем использовать функцию strftime(), чтобы отформатировать время в нужный нам формат. Её прототип выглядит следующим образом:

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

Мы можем поместить информацию о времени, хранящуюся в timeptr, в строку, на которую указывает strDest, согласно командам формата в строке, на которую указывает format, сохраняя в strDest не более maxsize символов. Эта функция возвращает количество символов, помещённых в строку, на которую указывает strDest.

Работа strftime() несколько похожа на sprintf(): она распознаёт набор команд форматирования, начинающихся со знака процента (%), а отформатированный вывод помещается в строку. Команды форматирования задают точное представление различной информации о дате и времени в strDest. Остальные символы в строке формата помещаются в строку как есть. Команды форматирования перечислены ниже, и они чувствительны к регистру.

%a 星期几的简写
%A 星期几的全称
%b 月分的简写
%B 月份的全称
%c 标准的日期的时间串
%C 年份的后两位数字
%d 十进制表示的每月的第几天
%D 月/天/年
%e 在两字符域中，十进制表示的每月的第几天
%F 年-月-日
%g 年份的后两位数字，使用基于周的年
%G 年分，使用基于周的年
%h 简写的月份名
%H 24小时制的小时
%I 12小时制的小时
%j 十进制表示的每年的第几天
%m 十进制表示的月份
%M 十时制表示的分钟数
%n 新行符
%p 本地的AM或PM的等价显示
%r 12小时的时间
%R 显示小时和分钟：hh:mm
%S 十进制的秒数
%t 水平制表符
%T 显示时分秒：hh:mm:ss
%u 每周的第几天，星期一为第一天 （值从0到6，星期一为0）
%U 第年的第几周，把星期日做为第一天（值从0到53）
%V 每年的第几周，使用基于周的年
%w 十进制表示的星期几（值从0到6，星期天为0）
%W 每年的第几周，把星期一做为第一天（值从0到53）
%x 标准的日期串
%X 标准的时间串
%y 不带世纪的十进制年份（值从0到99）
%Y 带世纪部分的十制年份
%z，%Z 时区名称，如果不能得到时区名称则返回空字符。
%% 百分号

Если вы хотите отобразить текущее время в 12-часовом формате, как в следующей программе:

#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;
}

Результат её выполнения:

It is now 4PM

Следующая программа отображает текущую полную дату:

#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;
}

Адрес источника: http://blog.csdn.net/love_gaohz/article/details/6637625