【Linux】C语言时间相关知识总结

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发布日期:   2023-05-07
文章字数:   1.7k
阅读时长:   8 分
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实际开发中，经常要获取各种时间。下面汇总几个常用的时间接口：

1、clock_gettime

#include <time.h>

/**
 * @brief 根据系统时钟的类型，获取当前时间
 *
 * Detailed function description
 *
 * @param[in] __clock_id: 系统时钟的类型。常用取值：
                          - CLOCK_REALTIME: 从1970年1月1日到目前的时间
                          - CLOCK_MONOTONIC: 系统启动时间
                          - CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID: 本进程运行时间
                          - CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID: 本线程运行的时间
 * @param[out] __tp: 存放当前的时间。
 *
 * @return 成功则返回0，失败则返回-1
 */
int clock_gettime (clockid_t __clock_id, struct timespec *__tp);

timespec结构体：

struct timespec
{
  __time_t tv_sec;		/* Seconds. 秒 */
  __syscall_slong_t tv_nsec;	/* Nanoseconds.  纳秒*/
};

例子：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <time.h>

long long get_clock_sys_time_ns(void)
{
    struct timespec tp;
    long long time_ns = 0;

    clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &tp);
    time_ns = (long long)tp.tv_sec * 1000000000 + tp.tv_nsec;

    return time_ns;
}

int main(void)
{
    struct timespec tp;

    ///< 获取从1970年1月1日到目前的时间
    memset(&tp, 0, sizeof(struct timespec));
    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &tp);
    printf("clock_id = CLOCK_REALTIME, sec = %ld, nsec = %ld\n", tp.tv_sec, tp.tv_nsec);

    ///< 获取系统启动时间
    memset(&tp, 0, sizeof(struct timespec));
    clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &tp);
    printf("clock_id = CLOCK_MONOTONIC, sec = %ld, nsec = %ld, sys_time = %lld ns\n", tp.tv_sec, tp.tv_nsec, get_clock_sys_time_ns());

    ///< 获取本进程运行时间
    memset(&tp, 0, sizeof(struct timespec));
    clock_gettime(CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID, &tp);
    printf("clock_id = CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID, sec = %ld, nsec = %ld\n", tp.tv_sec, tp.tv_nsec);

    ///< 获取本线程运行时间
    memset(&tp, 0, sizeof(struct timespec));
    clock_gettime(CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID, &tp);
    printf("clock_id = CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID, sec = %ld, nsec = %ld\n", tp.tv_sec, tp.tv_nsec);

    return 0;
}

编译、运行：

2、gettimeofday

#include <sys/time.h>

/**
 * @brief 获取当前时间（从1970年1月1日到目前的时间）
 *
 * Detailed function description
 *
 * @param[out] tv: 当前UTC时间
 * @param[out] tz: 当前时区信息
 *
 * @return 成功则返回0，失败则返回-1
 */
int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);

timeval结构体：

struct timeval
{
  __time_t tv_sec;		/* Seconds.  秒*/
  __suseconds_t tv_usec;	/* Microseconds.  微秒*/
};

timezone结构体：

struct timezone
  {
    int tz_minuteswest;		/* Minutes west of GMT. 和Greenwich时间差了多少分钟 */
    int tz_dsttime;		/* Nonzero if DST is ever in effect. 日光节约时间的状态  */
  };

例子：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/time.h>

long long get_sys_time_ms(void)
{
    long long time_ms = 0;
    struct timeval tv;

    gettimeofday(&tv, NULL);
    time_ms = ((long long)tv.tv_sec*1000000 + tv.tv_usec) / 1000;

    return time_ms;
}

int main(void)
{
    ///< 获取系统时间
    printf("sys_time = %lld ms\n", get_sys_time_ms());

    return 0;
}

编译、运行：

3、time

#include <time.h>

/**
 * @brief 获取1970-01-01 00:00:00 +0000至今的秒数（UTC）
 *
 * Detailed function description
 *
 * @param[out] tloc: 返回的秒存储指针
 *
 * @return 成功则返回秒数，失败则返回-1，错误原因存在errno中。
 */
time_t time(time_t *tloc);

time_t的类型：

typedef long time_t;

例子：

#include <stdio.h>
#include <time.h>

time_t get_utc_time(void)
{
    return time(NULL);
}

int main(int argc, char **argv)
{
    time_t utc_time = get_utc_time();
    printf("utc_time = %ld s\n", utc_time);

    return 0;
}

编译、运行：

4、localtime

#include <time.h>

/**
 * @brief 将time_t类型的时间转换为struct tm类型的时间
 *
 * Detailed function description
 *
 * @param[in] timep: 当前UTC秒数
 *
 * @return 返回当地时间
 */
struct tm *localtime(const time_t *timep);

tm结构体：

struct tm
{
  int tm_sec;			/* Seconds.	[0-60] (1 leap second) */
  int tm_min;			/* Minutes.	[0-59] */
  int tm_hour;			/* Hours.	[0-23] */
  int tm_mday;			/* Day.		[1-31] */
  int tm_mon;			/* Month.	[0-11] 注意：0代表1月，以此类推*/
  int tm_year;			/* Year	- 1900.  该值为实际年份减去1900*/
  int tm_wday;			/* Day of week.	[0-6] 注意：0代表星期一，以此类推*/
  int tm_yday;			/* Days in year.[0-365]	从每年的1月1日开始的天数，其中0代表1月1日，以此类推*/
  int tm_isdst;			/* DST.		[-1/0/1] 夏玲时标识符*/
};

例子：

#include <stdio.h>
#include <time.h>

time_t get_utc_time(void)
{
    return time(NULL);
}

int main(int argc, char **argv)
{
    time_t utc_time = get_utc_time();
    printf("utc_time = %ld s\n", utc_time);

    struct tm *local_tm = localtime(&utc_time); 
    printf("local time = %.4d-%.2d-%.2d %.2d:%.2d:%.2d\n", local_tm->tm_year + 1900,
                                                           local_tm->tm_mon + 1,
                                                           local_tm->tm_mday,
                                                           local_tm->tm_hour,
                                                           local_tm->tm_min,
                                                           local_tm->tm_sec);

    return 0;
}

编译、运行：

5、localtime_r

#include <time.h>

/**
 * @brief 将time_t类型的时间转换为struct tm类型的时间
 *
 * Detailed function description
 *
 * @param[in] timep: 当前UTC秒数
 * @param[out] timep: 当地时间
 *
 * @return 返回当地时间
 */
struct tm *localtime_r(const time_t *timep, struct tm *result);

localtime不是一个线程安全的函数，关于线程安全的知识点，看阅读往期文章：如何理解线程安全？。

对于实时性要求较高的系统，多个线程同时调用localtime，可能会造成数据被覆盖。我们项目中之前是用localtime来获取系统时间、日期。并使用这个数据去做逻辑，数据异常导致了逻辑异常。

后面使用localtime_r来替代，问题解决。

例子：

#include <stdio.h>
#include <time.h>

time_t get_utc_time(void)
{
    return time(NULL);
}

int main(int argc, char **argv)
{
    time_t utc_time = get_utc_time();
    printf("utc_time = %ld s\n", utc_time);
    struct tm result;
    struct tm *local_tm = localtime_r(&utc_time, &result); 
    printf("local time = %.4d-%.2d-%.2d %.2d:%.2d:%.2d\n", local_tm->tm_year + 1900,
                                                           local_tm->tm_mon + 1,
                                                           local_tm->tm_mday,
                                                           local_tm->tm_hour,
                                                           local_tm->tm_min,
                                                           local_tm->tm_sec);

    printf("result time = %.4d-%.2d-%.2d %.2d:%.2d:%.2d\n", result.tm_year + 1900,
                                                            result.tm_mon + 1,
                                                            result.tm_mday,
                                                            result.tm_hour,
                                                            result.tm_min,
                                                            result.tm_sec);

    return 0;
}

编译、运行：

6、gmtime

#include <time.h>

/**
 * @brief 返回tm结构的GMT时间（UTC时间）
 *
 * Detailed function description
 *
 * @param[in] timep: 当前UTC秒数
 *
 * @return 返回当地时间
 */
struct tm *gmtime(const time_t *timep);

例子：

#include <stdio.h>
#include <time.h>

time_t get_utc_time(void)
{
    return time(NULL);
}

int main(int argc, char **argv)
{
    time_t utc_time = get_utc_time();
    printf("utc_time = %ld s\n", utc_time);

    struct tm *gmt_tm = gmtime(&utc_time); 
    printf("gmt time = %.4d-%.2d-%.2d %.2d:%.2d:%.2d\n", gmt_tm->tm_year + 1900,
                                                         gmt_tm->tm_mon + 1,
                                                         gmt_tm->tm_mday,
                                                         gmt_tm->tm_hour,
                                                         gmt_tm->tm_min,
                                                         gmt_tm->tm_sec);

    return 0;
}

编译、运行：

localtime和gmtime的区别？

localtime和gmtime都是C语言中的函数，用于将time_t类型的时间转换为struct tm类型的时间。它们的区别在于，gmtime将time_t转换为UTC时间，即世界标准时间，而localtime将time_t转换为本地时间。

例子：使用gmtime与localtime接口返回的小时数来计算当地时区

#include <stdio.h>
#include <time.h>

time_t get_utc_time(void)
{
    return time(NULL);
}

int main(int argc, char **argv)
{
    time_t utc_time = get_utc_time();
    printf("utc_time = %ld s\n", utc_time);

    struct tm *gmt_tm = gmtime(&utc_time); 
    printf("gmt time = %.4d-%.2d-%.2d %.2d:%.2d:%.2d\n", gmt_tm->tm_year + 1900,
                                                         gmt_tm->tm_mon + 1,
                                                         gmt_tm->tm_mday,
                                                         gmt_tm->tm_hour,
                                                         gmt_tm->tm_min,
                                                         gmt_tm->tm_sec);
    int gmt_hour = gmt_tm->tm_hour;

    struct tm *local_tm = localtime(&utc_time); 
    printf("local time = %.4d-%.2d-%.2d %.2d:%.2d:%.2d\n", local_tm->tm_year + 1900,
                                                           local_tm->tm_mon + 1,
                                                           local_tm->tm_mday,
                                                           local_tm->tm_hour,
                                                           local_tm->tm_min,
                                                           local_tm->tm_sec);
    int local_hour = local_tm->tm_hour;


    int local_time_zone = local_hour - gmt_hour;
    if (local_time_zone < -12) 
    {
        local_time_zone += 24; 
    } 
    else if (local_time_zone > 12) 
    {
        local_time_zone -= 24;
    }else{}

    printf("local_time_zone = %d\n", local_time_zone);

    return 0;
}

编译、运行：

以上就是本次的分享，如果文章有帮助，麻烦帮忙转发，谢谢！

文章作者: 杂烩君
文章链接: https://www.lizhengnian.cn/2023/05/07/linux-c-yu-yan-shi-jian-xiang-guan-zhi-shi-zong-jie/
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