C语言 标准库
时间处理函数的完整指南 – 以通俗易懂的方式讲解时间处理原理和函数使用
当前系统时间 (使用time.h函数获取)
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概述
time.h 是C语言中处理日期和时间的标准库头文件。它包含了获取系统时间、转换时间格式、计算时间差等函数。
核心作用： 处理时间相关的操作，包括获取当前时间、时间格式转换和时间计算。
时间在计算机中通常表示为整数，记录从某个固定时间点（称为”纪元”）开始经过的秒数。
大白话解释：
想象计算机内部有一个巨大的秒表，从1970年1月1日午夜开始计时。
time.h 提供的方法可以读取这个秒表的值，还能把秒数转换成我们能理解的年月日时分秒格式。
📊
核心数据类型
time.h 定义了三种重要的数据类型：
- time_t 通常是一个整数类型，表示从”纪元”（1970年1月1日00:00 UTC）开始经过的秒数
- clock_t 表示程序执行时间的类型，通常用于测量代码段的执行时间
- struct tm 一个结构体，包含日历时间的各个组成部分：
struct tm {
int tm_sec; // 秒 [0-59]
int tm_min; // 分 [0-59]
int tm_hour; // 时 [0-23]
int tm_mday; // 月份中的日 [1-31]
int tm_mon; // 月份 [0-11]（0代表一月）
int tm_year; // 自1900年起的年数
int tm_wday; // 星期几 [0-6]（0代表周日）
int tm_yday; // 一年中的第几天 [0-365]
int tm_isdst; // 夏令时标志（正数表示启用，0表示未启用，负数表示未知）
};
int tm_sec; // 秒 [0-59]
int tm_min; // 分 [0-59]
int tm_hour; // 时 [0-23]
int tm_mday; // 月份中的日 [1-31]
int tm_mon; // 月份 [0-11]（0代表一月）
int tm_year; // 自1900年起的年数
int tm_wday; // 星期几 [0-6]（0代表周日）
int tm_yday; // 一年中的第几天 [0-365]
int tm_isdst; // 夏令时标志（正数表示启用，0表示未启用，负数表示未知）
};
注意： tm_year 表示的是自1900年起的年数。例如，2023年对应的tm_year值为123（2023-1900=123）。
🕒
时间获取函数
这些函数用于获取当前时间：
- time() 获取当前日历时间（纪元开始的秒数）
- clock() 返回程序执行开始以来使用的处理器时间
// 使用time()获取当前时间
time_t now;
time(&now); // 将当前时间存入now变量
// 使用clock()测量程序运行时间
clock_t start = clock();
// … 执行一些代码 …
clock_t end = clock();
double cpu_time = ((double) (end – start)) / CLOCKS_PER_SEC;
time_t now;
time(&now); // 将当前时间存入now变量
// 使用clock()测量程序运行时间
clock_t start = clock();
// … 执行一些代码 …
clock_t end = clock();
double cpu_time = ((double) (end – start)) / CLOCKS_PER_SEC;
CLOCKS_PER_SEC： 一个宏定义，表示每秒钟的时钟周期数。用于将clock()的返回值转换为秒。
🔄
时间转换函数
这些函数用于不同时间格式之间的转换：
- localtime() 将time_t转换为本地时间（struct tm）
- gmtime() 将time_t转换为UTC时间（struct tm）
- mktime() 将本地时间（struct tm）转换为time_t
- asctime() 将struct tm转换为字符串（固定格式）
- ctime() 将time_t转换为本地时间的字符串形式
- strftime() 自定义格式输出时间字符串
// 将time_t转换为可读格式
time_t now = time(NULL);
struct tm *local = localtime(&now);
printf(“当前时间: %s”, asctime(local));
// 使用strftime自定义格式
char buffer[80];
strftime(buffer, 80, “%Y年%m月%d日 %H:%M:%S”, local);
printf(“格式化时间: %s”, buffer);
time_t now = time(NULL);
struct tm *local = localtime(&now);
printf(“当前时间: %s”, asctime(local));
// 使用strftime自定义格式
char buffer[80];
strftime(buffer, 80, “%Y年%m月%d日 %H:%M:%S”, local);
printf(“格式化时间: %s”, buffer);
⏳
时间差计算
计算两个时间点之间的差异：
- difftime() 计算两个time_t值之间的差异（以秒为单位）
time_t start_time, end_time;
time(&start_time); // 记录开始时间
// … 执行一些耗时操作 …
time(&end_time); // 记录结束时间
double diff = difftime(end_time, start_time);
printf(“操作耗时: %.2f 秒\n”, diff);
time(&start_time); // 记录开始时间
// … 执行一些耗时操作 …
time(&end_time); // 记录结束时间
double diff = difftime(end_time, start_time);
printf(“操作耗时: %.2f 秒\n”, diff);
注意： 虽然可以直接用减法计算time_t时间差，但使用difftime()是更可移植的方法，因为time_t可能不是整型。
对于更精确的时间差测量（毫秒级）：
clock_t start = clock();
// … 要测量的代码 …
clock_t end = clock();
double elapsed = (double)(end – start) / CLOCKS_PER_SEC * 1000;
printf(“代码执行时间: %.2f 毫秒\n”, elapsed);
// … 要测量的代码 …
clock_t end = clock();
double elapsed = (double)(end – start) / CLOCKS_PER_SEC * 1000;
printf(“代码执行时间: %.2f 毫秒\n”, elapsed);
💡
实用技巧与注意事项
- 时区处理 localtime()会考虑本地时区，而gmtime()返回UTC时间
- 夏令时 struct tm中的tm_isdst字段会指示是否处于夏令时
- 线程安全 localtime(), gmtime()等函数返回指向静态内存的指针，非线程安全
- 时间精度 time()通常精确到秒，clock()精确到毫秒级
-
格式化符号
strftime()的常用格式符号：
%Y-年，%m-月，%d-日，%H-时(24)，%M-分，%S-秒，%A-星期名称
线程安全版本： 在一些实现中，提供了如localtime_r(), gmtime_r()等线程安全版本函数。
// 安全的时间转换（跨平台）
time_t now = time(NULL);
struct tm result;
localtime_r(&now, &result); // 使用线程安全版本
// 或者
struct tm *safe_local = localtime(&now);
struct tm my_tm = *safe_local; // 复制数据
time_t now = time(NULL);
struct tm result;
localtime_r(&now, &result); // 使用线程安全版本
// 或者
struct tm *safe_local = localtime(&now);
struct tm my_tm = *safe_local; // 复制数据