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C語(yǔ)言中關(guān)于時(shí)間的函數(shù)
C語(yǔ)言是一門通用計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言，應(yīng)用廣泛。C語(yǔ)言的設(shè)計(jì)目標(biāo)是提供一種能以簡(jiǎn)易的方式編譯、處理低級(jí)存儲(chǔ)器、產(chǎn)生少量的機(jī)器碼以及不需要任何運(yùn)行環(huán)境支持便能運(yùn)行的編程語(yǔ)言。下面我們一起來(lái)看看C語(yǔ)言中關(guān)于時(shí)間的函數(shù)。歡迎大家閱讀！
C語(yǔ)言中關(guān)于時(shí)間的函數(shù)
一.概念
在C/C++中，通過(guò)學(xué)習(xí)許多C/C++庫(kù)，你可以有很多操作、使用時(shí)間的方法。但在這之前你需要了解一些“時(shí)間”和“日期”的概念，主要有以下幾個(gè)：
1. 協(xié)調(diào)世界時(shí)，又稱為世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，也就是大家所熟知的格林威治標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間(Greenwich Mean Time，GMT)。比如，中國(guó)內(nèi)地的時(shí)間與UTC的時(shí)差為+8，也就是UTC+8。美國(guó)是UTC-5。
2. 日歷時(shí)間，是用“從一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)到此時(shí)的時(shí)間經(jīng)過(guò)的秒數(shù)”來(lái)表示的時(shí)間。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)對(duì)不同的編譯器來(lái)說(shuō)會(huì)有所不同，但對(duì)一個(gè)編譯系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)是不變的，該編譯系統(tǒng)中的時(shí)間對(duì)應(yīng)的日歷時(shí)間都通過(guò)該標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)來(lái)衡量，所以可以說(shuō)日歷時(shí)間是“相對(duì)時(shí)間”，但是無(wú)論你在哪一個(gè)時(shí)區(qū)，在同一時(shí)刻對(duì)同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)來(lái)說(shuō)，日歷時(shí)間都是一樣的。
3. 時(shí)間點(diǎn)。時(shí)間點(diǎn)在標(biāo)準(zhǔn)C/C++中是一個(gè)整數(shù)，它用此時(shí)的時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)相差的秒數(shù)(即日歷時(shí)間)來(lái)表示。
4. 時(shí)鐘計(jì)時(shí)單元(而不把它叫做時(shí)鐘滴答次數(shù))，一個(gè)時(shí)鐘計(jì)時(shí)單元的時(shí)間長(zhǎng)短是由CPU控制的。一個(gè)clock tick不是CPU的一個(gè)時(shí)鐘周期，而是C/C++的一個(gè)基本計(jì)時(shí)單位。
我們可以使用ANSI標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的time.h頭文件。這個(gè)頭文件中定義的時(shí)間和日期所使用的方法，無(wú)論是在結(jié)構(gòu)定義，還是命名，都具有明顯的C語(yǔ)言風(fēng)格。下面，我將說(shuō)明在C/C++中怎樣使用日期的時(shí)間功能。
二. 介紹
1. 計(jì)時(shí)
C/C++中的計(jì)時(shí)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(duì)clock函數(shù)定義如下：
clock_t clock( void );
這個(gè)函數(shù)返回從“開(kāi)啟這個(gè)程序進(jìn)程”到“程序中調(diào)用clock()函數(shù)”時(shí)之間的CPU時(shí)鐘計(jì)時(shí)單元(clock tick)數(shù)，在MSDN中稱之為掛鐘時(shí)間(wal-clock)。其中clock_t是用來(lái)保存時(shí)間的數(shù)據(jù)類型，在time.h文件中，我們可以找到對(duì)它的定義：
#ifndef _CLOCK_T_DEFINED
typedef long clock_t;
#define _CLOCK_T_DEFINED
#endif
很明顯，clock_t是一個(gè)長(zhǎng)整形數(shù)。在time.h文件中，還定義了一個(gè)常量CLOCKS_PER_SEC，它用來(lái)表示一秒鐘會(huì)有多少個(gè)時(shí)鐘計(jì)時(shí)單元，其定義如下：
#define CLOCKS_PER_SEC ((clock_t)1000)
可以看到每過(guò)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(gè)例子，你可以使用公式clock()/CLOCKS_PER_SEC來(lái)計(jì)算一個(gè)進(jìn)程自身的運(yùn)行時(shí)間：
void elapsed_time()
{
printf("Elapsed time:%u secs. ",clock()/CLOCKS_PER_SEC);
}
當(dāng)然，你也可以用clock函數(shù)來(lái)計(jì)算你的機(jī)器運(yùn)行一個(gè)循環(huán)或者處理其它事件到底花了多少時(shí)間：
/* 測(cè)量一個(gè)事件持續(xù)的時(shí)間*/
/* Date : 10/24/2007 */
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "time.h"
int main( void )
{
long i = 10000000L;
clock_t start, finish;
double duration;
/* 測(cè)量一個(gè)事件持續(xù)的時(shí)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 ", duration );
system("pause");
}
在筆者的機(jī)器上，運(yùn)行結(jié)果如下：
Time to do 10000000 empty loops is 0.03000 seconds
上面我們看到時(shí)鐘計(jì)時(shí)單元的長(zhǎng)度為1毫秒，那么計(jì)時(shí)的精度也為1毫秒，那么我們可不可以通過(guò)改變CLOCKS_PER_SEC的定義，通過(guò)把它定義的大一些，從而使計(jì)時(shí)精度更高呢?通過(guò)嘗試，你會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣是不行的。在標(biāo)準(zhǔn)C/C++中，最小的計(jì)時(shí)單位是一毫秒。
2.與日期和時(shí)間相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
在標(biāo)準(zhǔn)C/C++中，我們可通過(guò)tm結(jié)構(gòu)來(lái)獲得日期和時(shí)間，tm結(jié)構(gòu)在time.h中的定義如下：
#ifndef _TM_DEFINED
struct tm {
int tm_sec; /* 秒 – 取值區(qū)間為[0,59] */
int tm_min; /* 分 - 取值區(qū)間為[0,59] */
int tm_hour; /* 時(shí) - 取值區(qū)間為[0,23] */
int tm_mday; /* 一個(gè)月中的日期 - 取值區(qū)間為[1,31] */
int tm_mon; /* 月份(從一月開(kāi)始，0代表一月) - 取值區(qū)間為[0,11] */
int tm_year; /* 年份，其值等于實(shí)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(kāi)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 */
int tm_isdst; /* 夏令時(shí)標(biāo)識(shí)符，實(shí)行夏令時(shí)的時(shí)候，tm_isdst為正。不實(shí)行夏令時(shí)的進(jìn)候，tm_isdst為0;不了解情況時(shí)，tm_isdst()為負(fù)。*/
};
#define _TM_DEFINED
#endif
ANSI C標(biāo)準(zhǔn)稱使用tm結(jié)構(gòu)的這種時(shí)間表示為分解時(shí)間(broken-down time)。
而日歷時(shí)間(Calendar Time)是通過(guò)time_t數(shù)據(jù)類型來(lái)表示的，用time_t表示的時(shí)間(日歷時(shí)間)是從一個(gè)時(shí)間點(diǎn)(例如：1970年1月1日0時(shí)0分0秒)到此時(shí)的秒數(shù)。在time.h中，我們也可以看到time_t是一個(gè)長(zhǎng)整型數(shù)：
#ifndef _TIME_T_DEFINED
typedef long time_t; /* 時(shí)間值 */
#define _TIME_T_DEFINED /* 避免重復(fù)定義 time_t */
#endif
大家可能會(huì)產(chǎn)生疑問(wèn)：既然time_t實(shí)際上是長(zhǎng)整型，到未來(lái)的某一天，從一個(gè)時(shí)間點(diǎn)(一般是1970年1月1日0時(shí)0分0秒)到那時(shí)的秒數(shù)(即日歷時(shí)間)超出了長(zhǎng)整形所能表示的數(shù)的范圍怎么辦?對(duì)time_t數(shù)據(jù)類型的值來(lái)說(shuō)，它所表示的時(shí)間不能晚于2038年1月18日19時(shí)14分07秒。為了能夠表示更久遠(yuǎn)的時(shí)間，一些編譯器廠商引入了64位甚至更長(zhǎng)的整形數(shù)來(lái)保存日歷時(shí)間。比如微軟在Visual C++中采用了__time64_t數(shù)據(jù)類型來(lái)保存日歷時(shí)間，并通過(guò)_time64()函數(shù)來(lái)獲得日歷時(shí)間(而不是通過(guò)使用32位字的time()函數(shù))，這樣就可以通過(guò)該數(shù)據(jù)類型保存3001年1月1日0時(shí)0分0秒(不包括該時(shí)間點(diǎn))之前的時(shí)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(shí)間(一個(gè)用time_t表示的整數(shù))轉(zhuǎn)換為我們平時(shí)看到的把年月日時(shí)分秒分開(kāi)顯示的時(shí)間格式tm：
struct tm * gmtime(const time_t *timer);
struct tm * localtime(const time_t * timer);
通過(guò)查閱MSDN，我們可以知道Microsoft C/C++ 7.0中時(shí)間點(diǎn)的值(time_t對(duì)象的值)是從1899年12月31日0時(shí)0分0秒到該時(shí)間點(diǎn)所經(jīng)過(guò)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(jì)算的從1970年1月1日0時(shí)0分0秒到該時(shí)間點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的秒數(shù)。
3.與日期和時(shí)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(duì)時(shí)間進(jìn)行操作。這些操作包括取當(dāng)前時(shí)間、計(jì)算時(shí)間間隔、以不同的形式顯示時(shí)間等內(nèi)容。
4. 獲得日歷時(shí)間
我們可以通過(guò)time()函數(shù)來(lái)獲得日歷時(shí)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(shí)間，同時(shí)也可以通過(guò)返回值返回現(xiàn)在的日歷時(shí)間，即從一個(gè)時(shí)間點(diǎn)(例如：1970年1月1日0時(shí)0分0秒)到現(xiàn)在此時(shí)的秒數(shù)。如果參數(shù)為空(NUL)，函數(shù)將只通過(guò)返回值返回現(xiàn)在的日歷時(shí)間，比如下面這個(gè)例子用來(lái)顯示當(dāng)前的日歷時(shí)間：
運(yùn)行的結(jié)果與當(dāng)時(shí)的時(shí)間有關(guān)，我當(dāng)時(shí)運(yùn)行的結(jié)果是：
/* Date : 10/24/2007 */
/* Author: Eman Lee */
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "time.h"
int main(void)
{
time_t lt;
lt =time(NULL);
printf("The Calendar Time now is %d ",lt);
return 0;
}
The Calendar Time now is 1122707619
其中1122707619就是我運(yùn)行程序時(shí)的日歷時(shí)間。即從1970-01-01 08:00:00到此時(shí)的秒數(shù)。
5. 獲得日期和時(shí)間
這里說(shuō)的日期和時(shí)間就是我們平時(shí)所說(shuō)的年、月、日、時(shí)、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(gè)名為tm的結(jié)構(gòu)體中，那么如何將一個(gè)日歷時(shí)間保存為一個(gè)tm結(jié)構(gòu)的對(duì)象呢?
其中可以使用的函數(shù)是gmtime()和localtime()，這兩個(gè)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(shí)間轉(zhuǎn)化為世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間(即格林尼治時(shí)間)，并返回一個(gè)tm結(jié)構(gòu)體來(lái)保存這個(gè)時(shí)間，而localtime()函數(shù)是將日歷時(shí)間轉(zhuǎn)化為本地時(shí)間。比如現(xiàn)在用gmtime()函數(shù)獲得的世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間是2005年7月30日7點(diǎn)18分20秒，那么我用localtime()函數(shù)在中國(guó)地區(qū)獲得的本地時(shí)間會(huì)比世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間晚8個(gè)小時(shí)，即2005年7月30日15點(diǎn)18分20秒。下面是個(gè)例子：
//本地時(shí)間,世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間
/* Date : 10/24/2007 */
/* Author: Eman Lee */
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "time.h"
int main(void)
{
struct tm *local;
time_t t;
t=time(NULL);
local=localtime(&t);
printf("Local hour is: %d:%d:%d ",local->tm_hour,local->tm_min,local->tm_sec);
local=gmtime(&t);
printf("UTC hour is: %d:%d:%d ",local->tm_hour,local->tm_min,local->tm_sec);
return 0;
}
運(yùn)行結(jié)果是：
Local hour is: 23:17:47
UTC hour is: 15:17:47
6. 固定的時(shí)間格式
我們可以通過(guò)asctime()函數(shù)和ctime()函數(shù)將時(shí)間以固定的格式顯示出來(lái)，兩者的返回值都是char*型的字符串。返回的'時(shí)間格式為：
星期幾 月份 日期 時(shí):分:秒 年