概念

在C/C++中，對字符串的操作有很多值得注意的問題，同樣，C/C++對時間的操作也有許多值得大家注意的地方。最近，在技術群中有很多網友也多次問到過C++語言中對時間的操作、獲取和顯示等等的問題。

下面，在這篇文章中，筆者將主要介紹在C/C++中時間和日期的使用方法. 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： Coordinated Universal Time（UTC）：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。 Calendar Time：日歷時間，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(tǒng)來說，這個標準時間點是不變的，

該編譯系統(tǒng)中的時間對應的日歷時間都通過該標準時間點來衡量，所以可以說日歷時間是“相對時間”，但是無論你在哪一個時區(qū)，在同一時刻對同一個標準時間點來說，日歷時間都是一樣的。 epoch：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（即日歷時間）來表示。 

clock tick：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的一個時鐘周期，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頭文件。這個頭文件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。

Coordinated Universal Time（UTC）：
     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。

Calendar Time：
   日歷時間，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(tǒng)來說，這個標準時間點是不變的，該編譯系統(tǒng)中的時間對應的日歷時間都通過該標準時間點來衡量，所以可以說日歷時間是“相對時間”，但是無論你在哪一個時區(qū)，在同一時刻對同一個標準時間點來說，日歷時間都是一樣的。

epoch：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（即日歷時間）來表示。

clock tick：
     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的一個時鐘周期，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頭文件。這個頭文件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。

1、計時 C/C++中的計時函數是clock()

而與其相關的數據類型是clock_t。在MSDN中，查得對clock函數定義如下：

   clock_t clock( void );

  這個函數返回從“開啟這個程序進程”到“程序中調用clock()函數”時 之間的CPU時鐘計時單元（clock tick）數，在MSDN中稱之為掛鐘時間（wall-clock）。其中clock_t是用來 保存時間的數據類型，在time.h文件中，我們可以找到對它的定義：

#ifndef _CLOCK_T_DEFINED
typedef long clock_t; 
#define _CLOCK_T_DEFINED 
#endif 

很明顯，clock_t是一個長整形數。在time.h文件中，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：

#define CLOCKS_PER_SEC ((clock_t)1000) 

可以看到可以看到每過千分之一秒（1毫秒）， 調用clock（）函數返回的值就加1。下面舉個例子，你可以使用公式 clock()/CLOCKS_PER_SEC來計算一個進程自身的運行時間：

 void elapsed_time()
 { 
  printf("Elapsed time:%u secs./n",clock()/CLOCKS_PER_SEC);
 } 

當然，你也可以用clock函數來計算你的機器運行一個循環(huán)或者處理其它事件到底花了多少時間：

＃i nclude “stdio.h” 
＃i nclude “stdlib.h” 
＃i nclude “time.h” 
int main( void )
 {
 long i = 10000000L; 
 clock_t start, finish; 
 double duration;
 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，運行結果如下：

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，那么計時的精度也為1毫秒，那么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(fā)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數據結構

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：

#ifndef _TM_DEFINED 
struct tm 
{ int tm_sec; 
 int tm_min; 
 int tm_hour; 
 int tm_mday;
 int tm_mon; 
 int tm_year; 
 int tm_wday;
 int tm_yday;
 int tm_isdst;
}; 
#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)。而日歷時間（Calendar Time）是通過time_t數據類型來表示的，用time_t表示的時間（日歷時間）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：

 #ifndef _TIME_T_DEFINED 
 typedef long time_t;
 #define _TIME_T_DEFINED
 #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（即日歷時間）超出了長整形所能表示的數的范圍怎么辦？對time_t數據類型的值來說，它所表示的時間不能晚于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保存日歷時間。比如微軟在Visual C++中采用了__time64_t數據類型來保存日歷時間，并通過_time64()函數來獲得日歷時間（而不是通過使用32位字的time()函數），這樣就可以通過該數據類型保存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頭文件中，我們還可以看到一些函數，它們都是以time_t為參數類型或返回值類型的函數：

 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將日歷時間（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：

struct tm * gmtime(const time_t *timer); 
struct tm * localtime(const time_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對象的值）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數及應用

在本節(jié)，我將向大家展示怎樣利用time.h中聲明的函數對時間進行操作。 這些操作包括取當前時間、算時間間隔、以不同的形式顯示時間等內容。

3.1 獲得日歷時間

    我們可以通過time()函數來獲得日歷時間（Calendar Time），其原型為：time_t time(time_t * timer);  如果你已經聲明了參數timer，你可以從參數timer返回現在的日歷時間，同時也可以通過返回值返回現在的日歷時間，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。如果參數為空（NULL），函數將只通過返回值返回現在的日歷時間，比如下面這個例子用來顯示當前的日歷時間：

＃include "time.h"
include "stdio.h" 
int main(void)
{
 struct tm *ptr; 
 time_t lt;
 lt =time(NULL);
 printf("The Calendar Time now is %d/n",lt); 
 return 0; 
}

運行的結果與當時的時間有關，我當時運行的結果是：The Calendar Time now is 1122707619其中1122707619就是我運行程序時的日歷時間。即從1970年1月1日0時0分0秒到此時的秒數。

3.2 獲得日期和時間

這里說的日期和時間就是我們平時所說的年、月、日、時、分、秒等信息。 從第2節(jié)我們已經知道這些信息都保存在一個名為tm的結構體中，那么如何將一個日歷時間保存為一個tm結構的對象呢？其中可以使用的函數是gmtime()和localtime()， 這兩個函數的原型為：

 struct tm * gmtime(const time_t *timer); 
 struct tm * localtime(const time_t * timer);

其中gmtime()函數是將日歷時間轉化為世界標準時間（即格林尼治時間），并返回一個tm結構體來保存這個時間，而localtime()函數是將日歷時間轉化為本地時間。比如現在用gmtime()函數獲得的世界標準時間是2005年7月30日7點18分20秒，那么我用localtime()函數在中國地區(qū)獲得的本地時間會比時間標準時間晚8個小時，即2005年7月30日15點18分20秒。下面是個例子：

＃include "time.h" 
＃include "stdio.h" 
int main(void)
 {
 struct tm *local;
 time_t t; 
 t=time(NULL);
 local=localtime(&t);
 printf("Local hour is: %d/n",local->tm_hour);
 local=gmtime(&t);
 printf("UTC hour is: %d/n",local->tm_hour);
 return 0;
} 

運行結果是： Local hour is: 15 UTC hour is: 7 

3.3 固定的時間格式

   我們可以通過asctime()函數和ctime()函數將時間以固定的格式顯示出來，兩者的返回值都是char*型的字符串。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是一個空字符，表示字符串結束。下面是兩個函數的原型：

 char * asctime(const struct tm * timeptr); 
 char * ctime(const time_t *timer);

   其中asctime()函數是通過tm結構來生成具有固定格式的保存時間信息的字符串，而ctime()是通過日歷時間來生成時間字符串。這樣的話，asctime（）函數只是把tm結構對象中的各個域填到時間字符串的相應位置就行了，而ctime（）函數需要先參照本地的時間設置，把日歷時間轉化為本地時間，然后再生成格式化后的字符串。在下面，如果lt是一個非空的time_t變量的話，那么： printf(ctime(<)); 等價于： struct tm *ptr; ptr=localtime(<); printf(asctime(ptr));那么，下面這個程序的兩條printf語句輸出的結果就是不同的了（除非你將本地時區(qū)設為世界標準時間所在的時區(qū)）：

＃include "time.h" 
＃include "stdio.h"
int main(void) 
{ struct tm *ptr;
 time_t lt; 
 lt =time(NULL);
 ptr=gmtime(<); 
 printf(asctime(ptr));
 printf(ctime(<));
 return 0; 
}

運行結果： Sat Jul 30 08:43:03 2005 Sat Jul 30 16:43:03 2005 3.4 自定義時間格式

3.3 自定義時間格式

我們可以使用strftime（）函數將時間格式化為我們想要的格式。它的原型如下： 

 size_t strftime( char *strDest, size_t maxsize, const char *format, const struct tm *timeptr );

我們可以根據format指向字符串中格式命令把timeptr中保存的時間信息放在strDest指向的字符串中，最多向strDest中存放 maxsize個字符。該函數返回向strDest指向的字符串中放置的字符數。函數strftime()的操作有些類似于sprintf()：識別以百分號(%)開始的格式命令集合，格式化輸出結果放在一個字符串中。格式化命令說明串strDest中各種日期和時間信息的確切表示方法。

格式串中的其他字符原樣放進串中。格式命令列在下面，它們是區(qū)分大小寫的。

%a 星期幾的簡寫 %A 星期幾的全稱

%b 月分的簡寫 %B 月份的全稱

%c 標準的日期的時間串 %C 年份的后兩位數字

%d 十進制表示的每月的第幾天 %D 月/天/年

%e 在兩字符域中，十進制表示的每月的第幾天

%F 年-月-日 %g 年份的后兩位數字，使用基于周的年

%G 年分，使用基于周的年 %h 簡寫的月份名

%H 24小時制的小時 %I 12小時制的小時

%j 十進制表示的每年的第幾天

%m 十進制表示的月份 %M 十時制表示的分鐘數

%n 新行符 %p 本地的AM或PM的等價顯示

%r 12小時的時間 %R 顯示小時和分鐘：hh:mm

%S 十進制的秒數 %t 水平制表符 %T 顯示時分秒：hh:mm:ss

%u 每周的第幾天，星期一為第一天 （值從0到6，星期一為0）

%U 第年的第幾周，把星期日做為第一天（值從0到53）

%V 每 年的第幾周，使用基于周的年

%w 十進制表示的星期幾（值從0到6，星期天為0） %W 每年的第幾周，把星期一做為第一天（值從0到53）

%x 標準的日期串 %X 標準的時間串

%y 不帶世紀的十進制年份（值從0到99） %Y 帶世紀部分的十制年份

%z，%Z 時區(qū)名稱，如果不能得到時區(qū)名稱則返回空字符。

%% 百分號如果想顯示現在是幾點了，并以12小時制顯示，就象下面這段程序：

＃include “time.h” 
＃include “stdio.h” 
int main(void) 
{
 struct tm *ptr;
 time_t lt;
 char str[80];
 lt=time(NULL);
 ptr=localtime(<);
 strftime(str,100,"It is now %I %p",ptr);
 printf(str);
 return 0;
} 

其運行結果為： It is now 4PM 而下面的程序則顯示當前的完整日期：      

＃include 
＃include
 void main( void ) 
 {
 struct tm *newtime;
 char tmpbuf[128];
 time_t lt1;
 time( <1 ); 
 newtime=localtime(<1); 
 strftime( tmpbuf, 128, "Today is %A, day %d of %B in the year %Y./n", newtime); 
  printf(tmpbuf);
}

運行結果： Today is Saturday, day 30 of July in the year 2005.

3.5 計算持續(xù)的時間長度

有時候在實際應用中要計算一個事件持續(xù)的時間長度，比如計算打字速度。在第1節(jié)計時部分中，我已經用clock函數舉了一個例子。Clock()函數可以精確到毫秒級。同時，我們也可以使用difftime()函數，但它只能精確到秒。該函數的定義如下：

double difftime(time_t time1, time_t time0); 

雖然該函數返回的以秒計算的時間間隔是double類型的，但這并不說明該時間具有同double一樣的精確度，這是由它的參數覺得的（time_t是以秒為單位計算的）。比如下面一段程序：

＃include “time.h” 
＃include “stdio.h”
＃include “stdlib.h” 
int main(void) 
{
 time_t start,end; 
 start = time(NULL);
 system("pause");
 end = time(NULL); 
 printf("The pause used %f seconds./n",difftime(end,start));
 //<- system("pause");
 return 0;
}

運行結果為：請按任意鍵繼續(xù). . . The pause used 2.000000 seconds. 請按任意鍵繼續(xù). . .

可以想像，暫停的時間并不那么巧是整整2秒鐘。其實，你將上面程序的帶有“//<-”注釋的一行用下面的一行代碼替換： printf("The pause used %f seconds./n",end-start); 其運行結果是一樣的。3.6 分解時間轉化為日歷時間
這里說的分解時間就是以年、月、日、時、分、秒等分量保存的時間結構，在C/C++中是tm結構。我們可以使用mktime（）函數將用tm結構表示的時間轉化為日歷時間。其函數原型如下：

time_t mktime(struct tm * timeptr); 

其返回值就是轉化后的日歷時間。這樣我們就可以先制定一個分解時間，然后對這個時間進行操作了，下面的例子可以計算出1997年7月1日是星期幾：

＃include "time.h"
＃include "stdio.h"
＃include "stdlib.h" 
int main(void)
{
 struct tm t;
 time_t t_of_day;
 t.tm_year=1997-1900;
 t.tm_mon=6;
 t.tm_mday=1; 
 t.tm_hour=0;
 t.tm_min=0; 
 t.tm_sec=1;
 t.tm_isdst=0;
 t_of_day=mktime(&t);
 printf(ctime(&t_of_day)); 
 return 0; 
}

運行結果： Tue Jul 01 00:00:01 1997

現在注意了，有了mktime()函數，是不是我們可以操作現在之前的任何時間呢？你可以通過這種辦法算出1945年8月15號是星期幾嗎？答案是否定的。因為這個時間在1970年1月1日之前，所以在大多數編譯器中，這樣的程序雖然可以編譯通過，但運行時會異常終止。

總結：

本文介紹了標準C/C++中的有關日期和時間的概念，并通過各種實例講述了這些函數和數據結構的使用方法。筆者認為，和時間相關的一些概念是相當重要的，理解這些概念是理解各種時間格式的轉換的基礎，更是應用這些函數和數據結構的基礎。

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