Mdr-C-Tutorial

主题

C 时间日期库 ​

C 语言提供了 time.h 头文件来处理日期和时间。这个库包含了处理时间的函数和类型定义。

重要的时间类型 ​

日历时间 time_t ​

time_t 是一个用于存储时间的基本类型，通常是一个长整型，表示从 1970 年 1 月 1 日 00:00:00 UTC（称为 UNIX 纪元）开始经过的秒数。

分解时间 struct tm ​

struct tm 是一个用于保存日期和时间信息的结构体，包含以下成员：

c
struct tm {
int tm_sec; // 秒 (0-59)
int tm_min; // 分 (0-59)
int tm_hour; // 时 (0-23)
int tm_mday; // 日 (1-31)
int tm_mon; // 月 (0-11，0 表示一月)
int tm_year; // 年 (从 1900 年开始的年数)
int tm_wday; // 星期几 (0-6，0 表示星期日)
int tm_yday; // 一年中的第几天 (0-365)
int tm_isdst; // 夏令时标志
};

常用时间函数 ​

获取当前时间 ​

c
time_t time(time_t* timer);

这个函数返回当前的系统时间。

时间转换函数 ​

c
struct tm* localtime(const time_t* timer); // 将 time_t 转换为本地时间
struct tm* gmtime(const time_t* timer); // 将 time_t 转换为 UTC 时间
time_t mktime(struct tm* timeptr); // 将 struct tm 转换为 time_t

格式化时间字符串 ​

c
[[deprecated]] char* ctime(const time_t* timer); // 将 time_t 转换为字符串
[[deprecated]] char* asctime(const struct tm* timeptr); // 将 struct tm 转换为字符串

size_t strftime(char* str, size_t maxsize, const char* format, const struct tm* timeptr); // 格式化时间字符串

使用示例 ​

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

int main() {
    // 获取当前时间
    time_t now;
    time(&now);

    // 转换为本地时间
    struct tm *local = localtime(&now);

    // 使用 strftime 格式化输出
    char str[80];
    strftime(str, sizeof(str), "%Y-%m-%d %H:%M:%S", local);
    printf("当前时间：%s\n", str);

    // 使用 ctime 直接输出
    // printf("ctime 输出：%s", ctime(&now));

    return 0;
}

可重入 (Reentrant) 的时间函数 ​

ctime()、asctime()、localtime()、gmtime() 函数都不是线程安全的，因为它们使用了静态缓冲区来存储结果。如果在多线程环境中使用，可能会导致数据竞争和不一致的结果。

为了避免这个问题，C 标准库对于 localtime() 和 gmtime() 提供了可重入的版本，它们使用动态分配的内存来存储结果。

c
char* localtime_r(const time_t* timer, char* buf);
char* gmtime_r(const time_t* timeptr, char* buf);

至于 ctime() 和 asctime() 函数：C 标准库很早就提供了可重入的函数 strftime()，可以作为这两个函数的上位替代。这两个函数在 C23 中已被弃用。

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

int main(void) {
    char buffer[32];
    time_t now;
    struct tm time_info;

    time(&now);
    localtime_r(&now, &time_info);

    // asctime 格式："Www Mmm dd hh:mm:ss yyyy\n"
    // strftime 格式字符串："%a %b %d %H:%M:%S %Y\n"
    strftime(buffer, sizeof(buffer), "%a %b %d %H:%M:%S %Y\n", &time_info);

    printf("用 strftime 实现 asctime 的功能:\n");
    printf("%s", buffer);

    return 0;
}

计时函数 ​

CPU 时间 clock() ​

宏 CLOCKS_PER_SEC ​

高精度时间测量函数 ​

C 语言中提供了一种结构体 struct timespec，用于表示高精度（精确到纳秒的）时间。

c
struct timespec {
    time_t tv_sec; // 秒
    long tv_nsec; // 纳秒
};

获取高精度当前时间 ​

获取时钟分辨率 ​

时间计算 ​

计算时间差 ​

c
double difftime(time_t time2, time_t time1);  // 返回两个时间之间的秒数差

时间操作示例 ​

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

int main() {
    time_t start, end;

    time(&start);
    // 执行一些操作
    time(&end);

    double diff = difftime(end, start);
    printf("耗时：%f 秒\n", diff);

    return 0;
}

习题 ​

  1. [1.3] 实现 time_duration 结构体，并实现以下操作：

    • struct time_duration duration(time_t, time_t)；
    • time_t post(time_t, const struct time_duration *)；
    • time_t pre(time_t, const struct time_duration *)；
    • time_duration 之间的加法和减法；
    • time_duration 与 int 之间的乘法；

  2. [4.6**] 实现 struct tm strptime(const char* str, const char* format) 函数，用于从一个字符串当中按照特定格式读取时间信息。

  3. [2.3] 实现 int days_between(int year1, int month1, int day1, int year2, int month2, int day2) 函数，返回两个日期之间的天数。