C語言中關於時間的函式
一.概念
在C/C++中,通過學習許多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:
1. 協調世界時,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,中國內地的時間與UTC的時差為+8,也就是UTC+8。美國是UTC-5。
2. 日曆時間,是用“從一個標準時間點到此時的時間經過的秒數”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,但對一個編譯系統來說,這個標準時間點是不變的,該編譯系統中的時間對應的日曆時間都通過該標準時間點來衡量,所以可以說日曆時間是“相對時間”,但是無論你在哪一個時區,在同一時刻對同一個標準時間點來說,日曆時間都是一樣的。
3. 時間點。時間點在標準C/C++中是一個整數,它用此時的時間和標準時間點相差的秒數(即日曆時間)來表示。
4. 時鐘計時單元(而不把它叫做時鐘滴答次數),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的一個時鐘週期,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標頭檔案。這個標頭檔案中定義的時間和日期所使用的方法,無論是在結構定義,還是命名,都具有明顯的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。
二. 介紹
1. 計時
C/C++中的計時函式是clock(),而與其相關的資料型別是clock_t。在MSDN中,查得對clock函式定義如下:
1 | clock_t clock(void); |
這個函式返回從“開啟這個程式程序”到“程式中呼叫clock()函式”時之間的CPU時鐘計時單元(clock tick)數,在MSDN中稱之為掛鐘時間(wal-clock)。其中clock_t是用來儲存時間的資料型別,在time.h檔案中,我們可以找到對它的定義:
1234 | #ifndef _CLOCK_T_DEFINED typedeflongclock_t; #define _CLOCK_T_DEFINED #endif |
很明顯,clock_t是一個長整形數。在time.h檔案中,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:
1 | #define CLOCKS_PER_SEC ((clock_t)1000) |
可以看到每過千分之一秒(1毫秒),呼叫clock()函式返回的值就加1。下面舉個例子,你可以使用公式clock()/CLOCKS_PER_SEC來計算一個程序自身的執行時間:
1234 | voidelapsed_time(){printf("Elapsed time:%u secs.\n",clock()/CLOCKS_PER_SEC);} |
當然,你也可以用clock函式來計算你的機器執行一個迴圈或者處理其它事件到底花了多少時間:
12345678910111213141516171819 | /* 測量一個事件持續的時間*//* Date : 10/24/2007 */#include "stdio.h" #include "stdlib.h" #include "time.h" intmain(void){longi=10000000L;clock_t start,finish;doubleduration;/* 測量一個事件持續的時間*/printf("Time to do %ld empty loops is ",i);start=clock();while(i--);finish=clock();duration=(double)(finish-start)/CLOCKS_PER_SEC;printf("%f seconds\n",duration);system("pause");} |
在筆者的機器上,執行結果如下:
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,那麼計時的精度也為1毫秒,那麼我們可不可以通過改變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,你會發現這樣是不行的。在標準C/C++中,最小的計時單位是一毫秒。
2.與日期和時間相關的資料結構
在標準C/C++中,我們可通過tm結構來獲得日期和時間,tm結構在time.h中的定義如下:
1234567891011121314 | #ifndef _TM_DEFINED structtm{inttm_sec;/* 秒 – 取值區間為[0,59] */inttm_min;/* 分 - 取值區間為[0,59] */inttm_hour;/* 時 - 取值區間為[0,23] */inttm_mday;/* 一個月中的日期 - 取值區間為[1,31] */inttm_mon;/* 月份(從一月開始,0代表一月) - 取值區間為[0,11] */inttm_year;/* 年份,其值等於實際年份減去1900 */inttm_wday;/* 星期 – 取值區間為[0,6],其中0代表星期天,1代表星期一,以此類推 */inttm_yday;/* 從每年的1月1日開始的天數 – 取值區間為[0,365],其中0代表1月1日,1代表1月2日,以此類推 */inttm_isdst;/* 夏令時識別符號,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;不瞭解情況時,tm_isdst()為負。*/};#define _TM_DEFINED #endif |
ANSI C標準稱使用tm結構的這種時間表示為分解時間(broken-down time)。
而日曆時間(Calendar Time)是通過time_t資料型別來表示的,用time_t表示的時間(日曆時間)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。在time.h中,我們也可以看到time_t是一個長整型數:
1234 | #ifndef _TIME_T_DEFINED typedeflongtime_t;/* 時間值 */#define _TIME_T_DEFINED /* 避免重複定義 time_t */ #endif |
大家可能會產生疑問: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(即日曆時間)超出了長整形所能表示的數的範圍怎麼辦?對time_t資料型別的值來說,它所表示的時間不能晚於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來儲存日曆時間。比如微軟在Visual C++中採用了__time64_t資料型別來儲存日曆時間,並通過_time64()函式來獲得日曆時間(而不是通過使用32位字的time()函式),這樣就可以通過該資料型別儲存3001年1月1日0時0分0秒(不包括該時間點)之前的時間。
在time.h標頭檔案中,我們還可以看到一些函式,它們都是以time_t為引數型別或返回值型別的函式:
12345 | doubledifftime(time_t time1,time_t time0);time_t mktime(structtm *timeptr);time_t time(time_t *timer);char*asctime(conststructtm *timeptr);char*ctime(consttime_t *timer); |
此外,time.h還提供了兩種不同的函式將日曆時間(一個用time_t表示的整數)轉換為我們平時看到的把年月日時分秒分開顯示的時間格式tm:
12 | structtm *gmtime(consttime_t *timer);structtm *localtime(consttime_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物件的值)是從1899年12月31日0時0分0秒到該時間點所經過的秒數,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秒到該時間點所經過的秒數。
3.與日期和時間相關的函式及應用
在本節,我將向大家展示怎樣利用time.h中宣告的函式對時間進行操作。這些操作包括取當前時間、計算時間間隔、以不同的形式顯示時間等內容。
4. 獲得日曆時間
我們可以通過time()函式來獲得日曆時間(Calendar Time),其原型為:
1 | time_t time(time_t *timer); |
如果你已經聲明瞭引數timer,你可以從引數timer返回現在的日曆時間,同時也可以通過返回值返回現在的日曆時間,即從一個時間點(例如:1970年1月1日0時0分0秒)到現在此時的秒數。如果引數為空(NUL),函式將只通過返回值返回現在的日曆時間,比如下面這個例子用來顯示當前的日曆時間:
執行的結果與當時的時間有關,我當時執行的結果是:
12345678910111213 | /* Date : 10/24/2007 *//* Author: Eman Lee */#include "stdio.h" #include "stdlib.h" #include "time.h" intmain(void){time_t lt;lt=time(NULL);printf("The Calendar Time now is %d\n",lt);return0;} |
The Calendar Time now is 1122707619
其中1122707619就是我執行程式時的日曆時間。即從1970-01-01 08:00:00到此時的秒數。
5. 獲得日期和時間
這裡說的日期和時間就是我們平時所說的年、月、日、時、分、秒等資訊。從第2節我們已經知道這些資訊都儲存在一個名為tm的結構體中,那麼如何將一個日曆時間儲存為一個tm結構的物件呢?
其中可以使用的函式是gmtime()和localtime(),這兩個函式的原型為:
12 | structtm *gmtime(consttime_t *timer);structtm *localtime(consttime_t *timer); |
其中gmtime()函式是將日曆時間轉化為世界標準時間(即格林尼治時間),並返回一個tm結構體來儲存這個時間,而localtime()函式是將日曆時間轉化為本地時間。比如現在用gmtime()函式獲得的世界標準時間是2005年7月30日7點18分20秒,那麼我用localtime()函式在中國地區獲得的本地時間會比世界標準時間晚8個小時,即2005年7月30日15點18分20秒。下面是個例子:
123456789101112131415161718 | //本地時間,世界標準時間/* Date : 10/24/2007 *//* Author: Eman Lee */#include "stdio.h" #include "stdlib.h" #include "time.h" intmain(void){structtm *local;time_tt;t=time(NULL);local=localtime(&t);printf("Local hour is: %d:%d:%d\n",local->tm_hour,local->tm_min,local->tm_sec);local=gmtime(&t);printf("UTC hour is: %d:%d:%d\n",local->tm_hour,local->tm_min,local->tm_sec);return0;} |
執行結果是:
123 | Local hour is:23:17:47UTC hour is:15:17:47 |
6. 固定的時間格式
我們可以通過asctime()函式和ctime()函式將時間以固定的格式顯示出來,兩者的返回值都是char*型的字串。返回的時間格式為:
星期幾 月份 日期 時:分:秒 年\n\0
例如:Wed Jan 02 02:03:55 1980\n\0
其中\n是一個換行符,\0是一個空字元,表示字串結束。下面是兩個函式的原型:
12 | char*asctime(conststructtm *timeptr);char*ctime(consttime_t *timer); |
其中asctime()函式是通過tm結構來生成具有固定格式的儲存時間資訊的字串,而ctime()是通過日曆時間來生成時間字串。這樣的話,asctime()函式只是把tm結構物件中的各個域填到時間字串的相應位置就行了,而ctime()函式需要先參照本地的時間設定,把日曆時間轉化為本地時間,然後再生成格式化後的字串。在下面,如果t是一個非空的time_t變數的話,那麼:
1 | printf(ctime(&t)); |
等價於:
123 | structtm *ptr;ptr=localtime(&t);printf(asctime(ptr)); |
那麼,下面這個程式的兩條printf語句輸出的結果就是不同的了(除非你將本地時區設為世界標準時間所在的時區):
1234567891011121314151617 | //本地時間,世界標準時間/* Date : 10/24/2007 *//* Author: Eman Lee */#include "stdio.h" #include "stdlib.h" #include "time.h" intmain(void){structtm *ptr;time_t lt;lt=time |