C++中的日期和時間_time_t與struct_tm

1、摘要：本文從介紹基礎(chǔ)概念入手，探討了在C/C+中對日期和時間操作所用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和函數(shù)，并對計時、時間的獲取、時間的計算和顯示格式等方面進行了闡述。本文還通過大量的實例向你展示了time.h頭文件中聲明的各種函數(shù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的詳細使用方法。關(guān)鍵字：UTC（世界標準時間），Calendar Time（日歷時間），epoch（時間點），clock tick（時鐘計時單元）1 概念在C/C+中，對字符串的操作有很多值得注意的問題，同樣，C/C+對時間的操作也有許多值得大家注意的地方。最近，在技術(shù)群中有很多網(wǎng)友也多次問到過C+語言中對時間的操作、獲取和顯示等等的問題。下面，在這篇文章中，筆者將主要介紹在

2、C/C+中時間和日期的使用方法.通過學(xué)習(xí)許多C/C+庫，你可以有很多操作、使用時間的方法。但在這之前你需要了解一些“時間”和“日期”的概念，主要有以下幾個：Coordinated Universal Time（UTC）：協(xié)調(diào)世界時，又稱為世界標準時間，也就是大家所熟知的格林威治標準時間（Greenwich Mean Time，GMT）。比如，中國內(nèi)地的時間與UTC的時差為+8，也就是UTC+8。美國是UTC-5。Calendar Time：日歷時間，是用“從一個標準時間點到此時的時間經(jīng)過的秒數(shù)”來表示的時間。這個標準時間點對不同的編譯器來說會有所不同，但對一個編譯系統(tǒng)來說，這個標準時間點是不變

3、的，該編譯系統(tǒng)中的時間對應(yīng)的日歷時間都通過該標準時間點來衡量，所以可以說日歷時間是“相對時間”，但是無論你在哪一個時區(qū)，在同一時刻對同一個標準時間點來說，日歷時間都是一樣的。epoch：時間點。時間點在標準C/C+中是一個整數(shù)，它用此時的時間和標準時間點相差的秒數(shù)（即日歷時間）來表示。clock tick：時鐘計時單元（而不把它叫做時鐘滴答次數(shù)），一個時鐘計時單元的時間長短是由CPU控制的。一個clock tick不是CPU的一個時鐘周期，而是C/C+的一個基本計時單位。我們可以使用ANSI標準庫中的time.h頭文件。這個頭文件中定義的時間和日期所使用的方法，無論是在結(jié)構(gòu)定義，還是命名，都具

4、有明顯的C語言風格。下面，我將說明在C/C+中怎樣使用日期的時間功能。2 計時C/C+中的計時函數(shù)是clock()，而與其相關(guān)的數(shù)據(jù)類型是clock_t。在MSDN中，查得對clock函數(shù)定義如下：clock_t clock( void );這個函數(shù)返回從“開啟這個程序進程”到“程序中調(diào)用clock()函數(shù)”時之間的CPU時鐘計時單元（clock tick）數(shù)，在MSDN中稱之為掛鐘時間（wall-clock）。其中clock_t是用來保存時間的數(shù)據(jù)類型，在time.h文件中，我們可以找到對它的定義：#ifndef _CLOCK_T_DEFINEDtypedef long clock_t;#d

5、efine _CLOCK_T_DEFINED#endif很明顯，clock_t是一個長整形數(shù)。在time.h文件中，還定義了一個常量CLOCKS_PER_SEC，它用來表示一秒鐘會有多少個時鐘計時單元，其定義如下：#define CLOCKS_PER_SEC (clock_t)1000)可以看到可以看到每過千分之一秒（1毫秒），調(diào)用clock（）函數(shù)返回的值就加1。下面舉個例子，你可以使用公式clock()/CLOCKS_PER_SEC來計算一個進程自身的運行時間：void elapsed_time()printf("Elapsed time:%u secs.n",cloc

6、k()/CLOCKS_PER_SEC);當然，你也可以用clock函數(shù)來計算你的機器運行一個循環(huán)或者處理其它事件到底花了多少時間：i nclude “stdio.h”i nclude “stdlib.h”i nclude “time.h”int main( void )     long      i = 10000000L;     clock_t start, finish;     double  &

7、#160; duration;     /* 測量一個事件持續(xù)的時間*/     printf( "Time to do %ld empty loops is ", i );     start = clock();     while( i- )        ;     finish = clock();

8、     duration = (double)(finish - start) / CLOCKS_PER_SEC;     printf( "%f secondsn", duration );     system("pause");在筆者的機器上，運行結(jié)果如下：Time to do 10000000 empty loops is 0.03000 seconds上面我們看到時鐘計時單元的長度為1毫秒，那么計時的精度也為1毫秒，那么我們

9、可不可以通過改變CLOCKS_PER_SEC的定義，通過把它定義的大一些，從而使計時精度更高呢？通過嘗試，你會發(fā)現(xiàn)這樣是不行的。在標準C/C+中，最小的計時單位是一毫秒。3與日期和時間相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在標準C/C+中，我們可通過tm結(jié)構(gòu)來獲得日期和時間，tm結(jié)構(gòu)在time.h中的定義如下：#ifndef _TM_DEFINEDstruct tm           int tm_sec;       /* 秒 取值區(qū)間為0,59 */ &

10、#160;        int tm_min;       /* 分 - 取值區(qū)間為0,59 */          int tm_hour;      /* 時 - 取值區(qū)間為0,23 */          int tm_mday;&

11、#160;     /* 一個月中的日期 - 取值區(qū)間為1,31 */          int tm_mon;       /* 月份（從一月開始，0代表一月） - 取值區(qū)間為0,11 */          int tm_year;      /* 年份，其值等于實

12、際年份減去1900 */          int tm_wday;      /* 星期 取值區(qū)間為0,6，其中0代表星期天，1代表星期一，以此類推 */          int tm_yday;      /* 從每年的1月1日開始的天數(shù) 取值區(qū)間為0,365，其中0代表1月1日，1代表1月2日，以此類推 */&

13、#160;         int tm_isdst;     /* 夏令時標識符，實行夏令時的時候，tm_isdst為正。不實行夏令時的進候，tm_isdst為0；不了解情況時，tm_isdst()為負。*/          ;#define _TM_DEFINED#endifANSI C標準稱使用tm結(jié)構(gòu)的這種時間表示為分解時間(broken-down time)。而日歷時間（Ca

14、lendar Time）是通過time_t數(shù)據(jù)類型來表示的，用time_t表示的時間（日歷時間）是從一個時間點（例如：1970年1月1日0時0分0秒）到此時的秒數(shù)。在time.h中，我們也可以看到time_t是一個長整型數(shù)：#ifndef _TIME_T_DEFINEDtypedef long time_t;           /* 時間值 */#define _TIME_T_DEFINED       /* 避免重復(fù)定義 time_

15、t */#endif大家可能會產(chǎn)生疑問：既然time_t實際上是長整型，到未來的某一天，從一個時間點（一般是1970年1月1日0時0分0秒）到那時的秒數(shù)（即日歷時間）超出了長整形所能表示的數(shù)的范圍怎么辦？對time_t數(shù)據(jù)類型的值來說，它所表示的時間不能晚于2038年1月18日19時14分07秒。為了能夠表示更久遠的時間，一些編譯器廠商引入了64位甚至更長的整形數(shù)來保存日歷時間。比如微軟在Visual C+中采用了_time64_t數(shù)據(jù)類型來保存日歷時間，并通過_time64()函數(shù)來獲得日歷時間（而不是通過使用32位字的time()函數(shù)），這樣就可以通過該數(shù)據(jù)類型保存3001年1月1日0時0

16、分0秒（不包括該時間點）之前的時間。在time.h頭文件中，我們還可以看到一些函數(shù)，它們都是以time_t為參數(shù)類型或返回值類型的函數(shù)：double difftime(time_t time1, time_t time0);time_t mktime(struct tm * timeptr);time_t time(time_t * timer);char * asctime(const struct tm * timeptr);char * ctime(const time_t *timer);此外，time.h還提供了兩種不同的函數(shù)將日歷時間（一個用time_t表示的整數(shù)）轉(zhuǎn)換為我們平時看

17、到的把年月日時分秒分開顯示的時間格式tm：struct tm * gmtime(const time_t *timer);                                        

18、;  struct tm * localtime(const time_t * timer);通過查閱MSDN，我們可以知道Microsoft C/C+ 7.0中時間點的值（time_t對象的值）是從1899年12月31日0時0分0秒到該時間點所經(jīng)過的秒數(shù)，而其它各種版本的Microsoft C/C+和所有不同版本的Visual C+都是計算的從1970年1月1日0時0分0秒到該時間點所經(jīng)過的秒數(shù)。4與日期和時間相關(guān)的函數(shù)及應(yīng)用在本節(jié)，我將向大家展示怎樣利用time.h中聲明的函數(shù)對時間進行操作。這些操作包括取當前時間、算時間間隔、以不同的形式顯示時間等內(nèi)容。4.1 獲得日

19、歷時間我們可以通過time()函數(shù)來獲得日歷時間（Calendar Time），其原型為：time_t time(time_t * timer);如果你已經(jīng)聲明了參數(shù)timer，你可以從參數(shù)timer返回現(xiàn)在的日歷時間，同時也可以通過返回值返回現(xiàn)在的日歷時間，即從一個時間點（例如：1970年1月1日0時0分0秒）到現(xiàn)在此時的秒數(shù)。如果參數(shù)為空（NULL），函數(shù)將只通過返回值返回現(xiàn)在的日歷時間，比如下面這個例子用來顯示當前的日歷時間：i nclude "time.h"i nclude "stdio.h"int main(void)struct tm *pt

20、r;time_t lt;lt =time(NULL);printf("The Calendar Time now is %dn",lt);return 0;運行的結(jié)果與當時的時間有關(guān)，我當時運行的結(jié)果是：The Calendar Time now is 1122707619其中1122707619就是我運行程序時的日歷時間。即從1970年1月1日0時0分0秒到此時的秒數(shù)。4.2 獲得日期和時間這里說的日期和時間就是我們平時所說的年、月、日、時、分、秒等信息。從第2節(jié)我們已經(jīng)知道這些信息都保存在一個名為tm的結(jié)構(gòu)體中，那么如何將一個日歷時間保存為一個tm結(jié)構(gòu)的對象呢？其中可以

21、使用的函數(shù)是gmtime()和localtime()，這兩個函數(shù)的原型為：struct tm * gmtime(const time_t *timer);    struct tm * localtime(const time_t * timer);其中g(shù)mtime()函數(shù)是將日歷時間轉(zhuǎn)化為世界標準時間（即格林尼治時間），并返回一個tm結(jié)構(gòu)體來保存這個時間，而localtime()函數(shù)是將日歷時間轉(zhuǎn)化為本地時間。比如現(xiàn)在用gmtime()函數(shù)獲得的世界標準時間是2005年7月30日7點18分20秒，那么我用localtime()函數(shù)在中國地區(qū)獲得的本地時

22、間會比時間標準時間晚8個小時，即2005年7月30日15點18分20秒。下面是個例子：i nclude "time.h"i nclude "stdio.h"int main(void)struct tm *local;time_t t;t=time(NULL);local=localtime(&t);printf("Local hour is: %dn",local->tm_hour);local=gmtime(&t);printf("UTC hour is: %dn",local->t

23、m_hour);return 0;運行結(jié)果是：Local hour is: 15UTC hour is: 74.3 固定的時間格式我們可以通過asctime()函數(shù)和ctime()函數(shù)將時間以固定的格式顯示出來，兩者的返回值都是char*型的字符串。返回的時間格式為：星期幾 月份 日期 時:分:秒 年n0例如：Wed Jan 02 02:03:55 1980n0其中n是一個換行符，0是一個空字符，表示字符串結(jié)束。下面是兩個函數(shù)的原型：char * asctime(const struct tm * timeptr);char * ctime(const time_t *timer);其中asc

24、time()函數(shù)是通過tm結(jié)構(gòu)來生成具有固定格式的保存時間信息的字符串，而ctime()是通過日歷時間來生成時間字符串。這樣的話，asctime（）函數(shù)只是把tm結(jié)構(gòu)對象中的各個域填到時間字符串的相應(yīng)位置就行了，而ctime（）函數(shù)需要先參照本地的時間設(shè)置，把日歷時間轉(zhuǎn)化為本地時間，然后再生成格式化后的字符串。在下面，如果lt是一個非空的time_t變量的話，那么：printf(ctime(<);等價于：struct tm *ptr;ptr=localtime(<);printf(asctime(ptr);那么，下面這個程序的兩條printf語句輸出的結(jié)果就是不同的了（除非你將本地

25、時區(qū)設(shè)為世界標準時間所在的時區(qū)）：i nclude "time.h"i nclude "stdio.h"int main(void)struct tm *ptr;time_t lt;lt =time(NULL);ptr=gmtime(<);printf(asctime(ptr);printf(ctime(<);return 0;運行結(jié)果：Sat Jul 30 08:43:03 2005Sat Jul 30 16:43:03 20054.4 自定義時間格式我們可以使用strftime（）函數(shù)將時間格式化為我們想要的格式。它的原型如下：size_

26、t strftime(     char *strDest,     size_t maxsize,     const char *format,     const struct tm *timeptr );我們可以根據(jù)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(shù)返回向strDest指向的字符串中放置的字符數(shù)。函數(shù)strfti

27、me()的操作有些類似于sprintf()：識別以百分號(%)開始的格式命令集合，格式化輸出結(jié)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(qū)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 標準的日期的時間串 %C 年份的后兩位數(shù)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(shù)字，使用基于周的年 %G 年分，使用基于周的年 %h 簡寫的月份名 %H 24小時制的小時

28、 %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 十時制表示的分鐘數(shù) %n 新行符 %p 本地的AM或PM的等價顯示 %r 12小時的時間 %R 顯示小時和分鐘：hh:mm %S 十進制的秒數(shù) %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，使用基于周的年 %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 標準的日期串 %X 標準的時間串 %y 不帶世紀的十

29、進制年份（值從0到99）%Y 帶世紀部分的十制年份 %z，%Z 時區(qū)名稱，如果不能得到時區(qū)名稱則返回空字符。% 百分號如果想顯示現(xiàn)在是幾點了，并以12小時制顯示，就象下面這段程序：i nclude “time.h”i nclude “stdio.h”int main(void)struct tm *ptr;time_t lt;char str80;lt=time(NULL);ptr=localtime(<);strftime(str,100,"It is now %I %p",ptr);printf(str);return 0;其運行結(jié)果為：It is now 4PM

30、而下面的程序則顯示當前的完整日期：i nclude i nclude void main( void )          struct tm *newtime;          char tmpbuf128;          time_t lt1;      &#

31、160;   time( <1 );          newtime=localtime(<1);          strftime( tmpbuf, 128, "Today is %A, day %d of %B in the year %Y.n", newtime);       

32、0;  printf(tmpbuf);運行結(jié)果：Today is Saturday, day 30 of July in the year 2005.4.5 計算持續(xù)的時間長度有時候在實際應(yīng)用中要計算一個事件持續(xù)的時間長度，比如計算打字速度。在第1節(jié)計時部分中，我已經(jīng)用clock函數(shù)舉了一個例子。Clock()函數(shù)可以精確到毫秒級。同時，我們也可以使用difftime()函數(shù)，但它只能精確到秒。該函數(shù)的定義如下：double difftime(time_t time1, time_t time0);雖然該函數(shù)返回的以秒計算的時間間隔是double類型的，但這并不說明該時間具有同dou

33、ble一樣的精確度，這是由它的參數(shù)覺得的（time_t是以秒為單位計算的）。比如下面一段程序：i nclude “time.h”i nclude “stdio.h”i nclude “stdlib.h”int main(void)time_t start,end;start = time(NULL);system("pause");end = time(NULL);printf("The pause used %f seconds.n",difftime(end,start);/<-system("pause");return

34、0;運行結(jié)果為：請按任意鍵繼續(xù). . .The pause used 2.000000 seconds.請按任意鍵繼續(xù). . .可以想像，暫停的時間并不那么巧是整整2秒鐘。其實，你將上面程序的帶有“/<-”注釋的一行用下面的一行代碼替換：printf("The pause used %f seconds.n",end-start);其運行結(jié)果是一樣的。4.6 分解時間轉(zhuǎn)化為日歷時間這里說的分解時間就是以年、月、日、時、分、秒等分量保存的時間結(jié)構(gòu)，在C/C+中是tm結(jié)構(gòu)。我們可以使用mktime（）函數(shù)將用tm結(jié)構(gòu)表示的時間轉(zhuǎn)化為日歷時間。其函數(shù)原型如下：time_t mktime(struct tm * timeptr);其返回值就是轉(zhuǎn)化后的日歷時間。這樣我們就可以先制定一個分解時間，然后對這個時間進行操作了，下面的例子可以計算出1997年7月1日是星期幾：i nclude "time.h"i nclude "stdio.h"i nclude "stdlib.h"int main(void)struct tm t;time_t t_of_day;t.tm_year=1997-1900;t.tm_m