Linux C语言之时间函数精讲

当在 Linux C 语言编程中需要处理时间相关的操作时，可以使用时间函数。时间函数提供了获取当前时间、进行时间转换和计算时间差等功能，对于日志记录、性能分析以及定时任务等场景非常有用。本文将详细介绍 Linux C 语言中常用的时间函数，包括如何使用它们以及示例代码。

前言

在 Linux C 语言编程中，有两种时间表示方式：一种是日历时间（calendar time），用于表示自纪元（Epoch）以来的秒数，他可以转换成我们日常看到的时间；另一种是处理器时间（processor time），用于表示程序在 CPU 上执行的时间。本文主要关注日历时间的处理。

时间戳的概念

时间戳是一种用数字表示时间的方式。它是一个简单的计数器，记录了某个特定事件发生时的时间和日期。

你可以把时间戳看作一个独一无二的数字标记，表示了某个时刻的时间。这个数字通常是从某个参考点（通常是纪元）开始不断增加的。

时间戳可以精确到秒、毫秒甚至更小的单位，取决于使用的系统和编程语言。使用时间戳，我们可以轻松地对事件按照时间顺序进行排序和比较，而不用担心日期格式、时区等复杂的问题。

时间戳在计算机科学和软件开发中非常有用。它可以用来记录事件发生的顺序、计算时间差、创建时间戳序列、做数据分析等等。许多操作系统和编程语言都提供了用于获取和处理时间戳的函数和工具，使我们可以方便地使用它们。

简而言之，时间戳就是用数字来表示特定时刻的时间和日期，方便我们在计算机中处理和比较时间。

函数

头文件

我们可以使用man文档来查询我们本次需要使用的api需要的头文件：#include <time.h>

time_t类型

time_t 是一个用于表示时间的数据类型，它在 C 语言中广泛使用。可以把它看作是一个整数类型，用于存储时间戳。

time() 函数

time() 函数用于获取当前的日历时间，返回自纪元以来经过的秒数。其函数原型如下：

time_t time(time_t *tloc);

参数的作用：
①当参数为NULL时：time_t这个整型值通过返回值返回
②当参数不为NULL时：time_t我们需要的这个整型值通过参数指针得到

示例代码：

#include <stdio.h>
#include <time.h>
int main() {
    time_t current_time;
    time(&current_time);
    printf("当前时间为: %lld\n", (long long)current_time);
    return 0;
}

ctime() 函数

ctime() 函数将日历时间转换为字符串表示形式，以便于阅读。其函数原型如下：

char *ctime(const time_t *timep);

其中，参数 timep 是一个指向 time_t 类型的指针，指向要转换的时间。返回值为你所需要的字符串。

示例代码：

#include <stdio.h>
#include <time.h>
int main() {
    time_t current_time;
    time(&current_time);
    printf("当前时间为: %s", ctime(&current_time));
    return 0;
}

difftime() 函数

difftime() 函数用于计算两个日历时间之间的差值，返回以秒为单位的时间差。

函数原型如下：

double difftime(time_t time1, time_t time0);

他计算的过程是把参数2减去参数1

示例代码：

#include <stdio.h>
#include <time.h>
int main() {
    time_t start_time, end_time;
    time(&start_time);
    // 进行一些耗时操作
    // ...
    time(&end_time);
    double elapsed_time = difftime(end_time, start_time);
    printf("耗时: %.2f秒\n", elapsed_time);
    return 0;
}

localtime() 和 strftime() 函数

localtime() 函数的作用是将时间戳（以秒为单位的时间）转换为本地时间的结构体格式。它会将秒数拆分成年、月、日、时、分、秒等组成部分，以便我们可以更好地理解时间。这个结构体中存储了各个时间字段的值，比如年份、月份、小时等，可以方便地获取和使用。

strftime() 函数的作用是按照指定的格式将时间结构体转换为字符串表示。

函数原型如下：

struct tm *localtime(const time_t *timep);//参数为时间戳
size_t strftime(char *s, size_t maxsize, const char *format, const struct tm *timeptr);

strftime参数解析：

1、s：一个指向字符数组的指针，用于存储格式化后的时间字符串。这个字符数组必须具有足够的空间来存储生成的字符串。

2、maxsize：表示存储时间字符串的字符数组的最大长度。这是为了避免溢出。

3、format：一个指向格式化字符串的指针，用于定义时间字符串的输出格式。格式字符串包含特定的格式占位符，如 %Y 表示年份，%m 表示月份等。

4、timeptr：一个指向 struct tm 结构体的指针，其中包含了要格式化的时间信息。这个结构体存储了年、月、日、时、分、秒等时间字段的值。

strftime返回值解析：函数 strftime() 的返回值是一个 size_t 类型的整数，表示成功写入目标字符串 s 的字符数（不包括末尾的空字符）。

具体来说，strftime() 函数会根据指定的格式将时间结构体 timeptr 表示的时间转换为字符串，并将生成的字符串写入到 s 所指向的缓冲区中。maxsize 参数指定了缓冲区的最大容量，以防止字符串超出缓冲区范围。

当函数成功将字符串写入到缓冲区时，返回值则表示实际写入到缓冲区中的字符数（不包括末尾的空字符）。

返回值的作用是方便我们判断是否成功进行了时间字符串的转换和写入操作。通过检查返回值是否等于预期的字符数，我们可以确定是否足够的空间来存储转换后的字符串。如果返回值大于或等于 maxsize，则意味着缓冲区空间不足，转换失败。

struct tm结构体剖析：
在struct tm中有如下这些成员：

struct tm {
               int tm_sec;    /* Seconds (0-60) */
               int tm_min;    /* Minutes (0-59) */
               int tm_hour;   /* Hours (0-23) */
               int tm_mday;   /* Day of the month (1-31) */
               int tm_mon;    /* Month (0-11) */
               int tm_year;   /* Year - 1900 */
               int tm_wday;   /* Day of the week (0-6, Sunday = 0) */
               int tm_yday;   /* Day in the year (0-365, 1 Jan = 0) */
               int tm_isdst;  /* Daylight saving time */
           };

我们只需要把时间戳传进去，就可以变成struct tm了，再使用strftime，我们就能很快的完成程序时间的设计了。

示例代码

#include <stdio.h>
#include <time.h>
int main() {
    time_t current_time;
    time(&current_time);
    struct tm *local_t = localtime(&current_time);
    char time_str[64];
    strftime(time_str, sizeof(time_str), "%Y-%m-%d %H:%M:%S", local_t);
    printf("当前时间为: %s\n", time_str);
    return 0;
}

总结

时间函数是 Linux C 语言编程中常用的工具，用于处理各种与时间相关的操作。本文介绍了几个常用的时间函数及其使用方法，包括 time()、ctime()、localtime()、strftime() 和 difftime()。通过合理运用这些函数，可以轻松处理时间相关的需求，提高程序的功能性和性能。

请注意，在使用这些时间函数时，始终确保正确初始化和处理相关的时间结构体，并根据实际需求选择合适的函数和格式。

希望本文对你理解 Linux C 语言中的时间函数有所帮助，祝编程顺利！