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C/C++程式設計筆記:C語言中time.h用法詳解(一),滿滿的都是幹貨

本文從介紹基礎概念入手,探讨了在C/C++中對日期和時間操作所用到的資料結構和函數,并對計時、時間的擷取、時間的計算和顯示格式等方面進行了闡述。本文還通過大量的執行個體向你展示了time.h頭檔案中聲明的各種函數和資料結構的詳細使用方法。 

C/C++程式設計筆記:C語言中time.h用法詳解(一),滿滿的都是幹貨

1.概念

在C/C++中,對字元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、擷取和顯示等等的問題。下面,在這篇文章中,筆者将主要介紹在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,又稱為世界标準時間,也就是大家所熟知的格林威治标準時間(Greenwich Mean Time,GMT)。比如,中國内地的時間與UTC的時差為+8,也就是UTC+8。美國是UTC-5。 

Calendar Time:月曆時間,是用“從一個标準時間點到此時的時間經過的秒數”來表示的時間。這個标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,這個标準時間點是不變的,該編譯系統中的時間對應的月曆時間都通過該标準時間點來衡量,是以可以說月曆時間是“相對時間”,但是無論你在哪一個時區,在同一時刻對同一個标準時間點來說,月曆時間都是一樣的。 

epoch:時間點。時間點在标準C/C++中是一個整數,它用此時的時間和标準時間點相差的秒數(即月曆時間)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++的一個基本計時機關。 

我們可以使用ANSI标準庫中的time.h頭檔案。這個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,我将說明在C/C++中怎樣使用日期的時間功能。 

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2. 計時  

C/C++中的計時函數是clock(),而與其相關的資料類型是clock_t。在MSDN中,查得對clock函數定義如下: 

clock_t clock( void ); 

這個函數傳回從“開啟這個程式程序”到“程式中調用clock()函數”時之間的CPU時鐘計時單元(clock tick)數,在MSDN中稱之為挂鐘時間(wal-clock)。其中clock_t是用來儲存時間的資料類型,在time.h檔案中,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: 

#define CLOCKS_PER_SEC ((clock_t)1000) 

可以看到每過千分之一秒(1毫秒),調用clock()函數傳回的值就加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運作時間: 

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作一個循環或者處理其它事件到底花了多少時間:

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在筆者的編譯器上,運作結果如下: 

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,進而使計時精度更高呢?通過嘗試,你會發現這樣是不行的。在标準C/C++中,最小的計時機關是一毫秒。 

3.與日期和時間相關的資料結構  

在标準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: 

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ANSI C标準稱使用tm結構的這種時間表示為分解時間(broken-down time)。 

而月曆時間(Calendar Time)是通過time_t資料類型來表示的,用time_t表示的時間(月曆時間)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: 

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大家可能會産生疑問: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(即月曆時間)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儲存月曆時間。比如微軟在Visual C++中采用了__time64_t資料類型來儲存月曆時間,并通過_time64()函數來獲得月曆時間(而不是通過使用32位字的time()函數),這樣就可以通過該資料類型儲存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頭檔案中,我們還可以看到一些函數,它們都是以time_t為參數類型或傳回值類型的函數: 

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将月曆時間(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: 

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。 

關于時間和日期的函數應用,我們将在下節詳細闡述,希望對大家有幫助!

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