Linux時間時區詳解與常用時間函數

時間與時區

整個地球分為二十四時區，每個時區都有自己的本地時間。

• UTC時間 與 GMT時間

我們可以認為格林威治時間就是時間協調時間（GMT = UTC），格林威治時間和UTC時間都用秒數來計算的。

• UTC時間與本地時間

UTC + 時區差 = 本地時間

時區差東為正，西為負。在此，把東八區時區差記為 +0800

UTC + (+0800) = 本地（北京）時間

• UTC與Unix時間戳

在計算機中看到的UTC時間都是從（1970年01月01日 0:00:00)開始計算秒數的。所看到的UTC時間那就是從1970年這個時間點起到具體時間共有多少秒。 這個秒數就是Unix時間戳。

time（取得目前的時間）

函數說明：

#include<time.h>

time_t time(time_t *t);

此函數會返回從公元1970年1月1日的UTC時間從0時0分0秒算起到現在所經過的秒數。如果t 並非空指針的話，此函數也會將返回值存到t指針所指的內存。

返回：成功則返回秒數，失敗則返回((time_t)-1)值，錯誤原因存於errno中。

代碼說明：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>

int main(int argc, char** argv)
{
    int seconds = time(NULL);
    printf("%d\n", seconds);
    return 0;
}

執行結果：

[root@linuxidc_CentOS unixtime]# g++ -g -o unixtime_time unixtime_time.cpp

[root@linuxidc_centos unixtime]# ./unixtime_time

1445008165

gmtime（取得目前時間和日期）

函數說明：

#include<time.h>

struct tm*gmtime(const time_t*timep);

gmtime()將參數timep所指的time_t結構中的信息轉換成真實世界所使用的時間日期表示方法，然後將結果由結構tm返回。
結構tm的定義為：
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;
};
int tm_sec 代表目前秒數，正常范圍為0-59，但允許至61秒
int tm_min 代表目前分數，范圍0-59
int tm_hour 從午夜算起的時數，范圍為0-23
int tm_mday 目前月份的日數，范圍01-31
int tm_mon 代表目前月份，從一月算起，范圍從0-11
int tm_year 從1900年算起至今的年數
int tm_wday 一星期的日數，從星期一算起，范圍為0-6
int tm_yday 從今年1月1日算起至今的天數，范圍為0-365
int tm_isdst 日光節約時間的旗標
此函數返回的時間日期未經時區轉換，而是UTC時間。

返回：結構tm代表目前UTC 時間

代碼說明：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>

int main(int argc, char** argv)
{
const char* wday[] = {"Sun","Mon","Tue","Wed","Thu","Fri","Sat"};
time_t timep;
struct tm* p;
time(&timep);
p = gmtime(&timep);
printf("curday = %d-%d-%d\n", (1900+p->tm_year), (1+p->tm_mon), p->tm_mday);
printf("curweek = %s, curtime = %d:%d:%d\n", wday[p->tm_wday], p->tm_hour, p->tm_min, p->tm_sec);
return 0;
}

結果說明：

[root@linuxidc_centos unixtime]# g++ -g -o unixtime_gmtime unixtime_gmtime.cpp

[root@linuxidc_centos unixtime]# ./unixtime_gmtime

curday = 2015-10-16

curweek = Fri, curtime = 15:12:12

[root@linuxidc_centos unixtime]# date -u

Fri Oct 16 15:12:13 UTC 2015

[root@linuxidc_centos unixtime]# date

Fri Oct 16 23:12:16 CST 2015

[root@linuxidc_centos unixtime]# date -R #這裡打印出時區信息，北京為東八區

Fri, 16 Oct 2015 23:12:18 +0800

可以看到gmtime返回的時間日期未經過時區轉換，這裡和date打印的剛好差8小時（中國時區）。

ctime（將時間和日期以字符串格式表示）

函數說明：

#include<time.h>

char *ctime(const time_t *timep);

ctime()將參數timep所指的time_t結構中的信息轉換成真實世界所使用的時間日期表示方法，然後將結果以字符串形態返回。若再調用相關的時間日期函數，此字符串可能會被破壞。

代碼說明：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>

int main(int argc, char** argv)
{
    time_t timep;
    time(&timep);
    printf("%s",ctime(&timep));
    return 0;
}

結果說明：

[root@linuxidc_centos unixtime]# g++ -g -o unixtime_ctime unixtime_ctime.cpp

[root@linuxidc_centos unixtime]# ./unixtime_ctime

Fri Oct 16 23:14:33 2015

[root@linuxidc_centos unixtime]# date

Fri Oct 16 23:14:34 CST 2015

asctime（將時間和日期以字符串格式表示）

函數說明：

#include<time.h>

char * asctime(const struct tm * timeptr);

asctime()將參數timeptr所指的tm結構中的信息轉換成真實世界所使用的時間日期表示方法，然後將結果以字符串形態返回。若再調用相關的時間日期函數，此字符串可能會被破壞。此函數與ctime不同處在於傳入的參數是不同的結構。

代碼說明：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>

int main(int argc, char** argv)
{
    time_t timep;
    time(&timep);
    printf("%s", asctime(gmtime(&timep)));
}

結果說明：
[root@linuxidc_centos unixtime]# g++ -g -o unixtime_asctime unixtime_asctime.cpp

[root@linuxidc_centos unixtime]# ./unixtime_asctime

Fri Oct 16 15:15:54 2015

[root@linuxidc_centos unixtime]# date

Fri Oct 16 23:15:55 CST 2015

[root@linuxidc_centos unixtime]# date -u

Fri Oct 16 15:15:57 UTC 2015

[root@linuxidc_centos unixtime]# date -R

Fri, 16 Oct 2015 23:16:01 +0800

注意這裡struct tm結構的時間是通過gmtime返回的，因此也沒有經過時區轉換。

gettimeofday（取得目前的時間）

函數說明：

#include <sys/time.h>
#include <unistd.h>

int gettimeofday ( struct timeval * tv , struct timezone * tz )

gettimeofday()會把目前的時間有tv所指的結構返回，當地時區的信息則放到tz所指的結構中。
timeval結構定義為:
struct timeval {
long tv_sec; /*秒*/
long tv_usec; /*微秒*/
};
timezone結構定義為：
struct timezone {
int tz_minuteswest; /*和Greenwich 時間差了多少分鐘*/
int tz_dsttime; /*日光節約時間的狀態*/
};
上述兩個結構都定義在/usr/include/sys/time.h，tz_dsttime 所代表的狀態如下
DST_NONE /*不使用*/
DST_USA /*美國*/
DST_AUST /*澳洲*/
DST_WET /*西歐*/
DST_MET /*中歐*/
DST_EET /*東歐*/
DST_CAN /*加拿大*/
DST_GB /*大不列顛*/
DST_RUM /*羅馬尼亞*/
DST_TUR /*土耳其*/
DST_AUSTALT /*澳洲（1986年以後）*/

返回：成功則返回0，失敗返回-1，錯誤代碼存於errno。

代碼說明：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include<sys/time.h>

int main(int argc, char** argv)
{
    struct timeval tv;
    struct timezone tz;
    gettimeofday(&tv, &tz);
    printf("tv_sec = %d, tv_usec = %d, tz_minuteswest = %d, tz_dsttime = %d\n", 
            tv.tv_sec, tv.tv_usec, tz.tz_minuteswest, tz.tz_dsttime) ;
    
    return 0;
}

結果說明：

[root@VM_174_centos unixtime]# g++ -g -o unixtime_gettimeofday unixtime_gettimeofday.cpp

[root@VM_174_centos unixtime]# ./unixtime_gettimeofday

tv_sec = 1445008619, tv_usec = 699804, tz_minuteswest = -480, tz_dsttime = 0

[root@linuxidc_centos unixtime]# date

Fri Oct 16 23:17:00 CST 2015

[root@linuxidc_centos unixtime]# date -u

Fri Oct 16 15:17:02 UTC 2015

這裡時區差是-480，也就是說明GMT比我們（中國時區）晚8小時。

localtime（取得當地目前時間和日期）

函數說明：

#include<time.h>

struct tm *localtime(const time_t * timep);

localtime()將參數timep所指的time_t結構中的信息轉換成真實世界所使用的時間日期表示方法，然後將結果由結構tm返回。結構tm的定義請參考gmtime()。此函數返回的時間日期已經轉換成當地時區。

代碼說明：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>

int main(int argc, char** argv)
{
    const char* wday[] = {"Sun","Mon","Tue","Wed","Thu","Fri","Sat"};
    time_t timep;
    struct tm* p;
    time(&timep);
    p = localtime(&timep);
    printf("curday = %d-%d-%d\n", (1900+p->tm_year), (1+p->tm_mon), p->tm_mday);
    printf("curweek = %s, curtime = %d:%d:%d\n", wday[p->tm_wday], p->tm_hour, p->tm_min, p->tm_sec);
    return 0;
}

結果說明：

[root@linuxidc_centos unixtime]# g++ -g -o unixtime_localtime unixtime_localtime.cpp

[root@linuxidc_centos unixtime]# ./unixtime_localtime

curday = 2015-10-16

curweek = Fri, curtime = 23:23:37

[root@linuxidc_centos unixtime]# ./unixtime_gmtime

curday = 2015-10-16

curweek = Fri, curtime = 15:23:37

這裡的結果跟gmtime的結果進行比較，可以看出，gmtime給出的是GMT標准時間，localtime給出的是根據時區轉換過的本地時間（這裡是北京時間，東八區，+0800）。

mktime（將時間結構數據轉換成經過的秒數）

函數說明：

time_t mktime(strcut tm * timeptr);

mktime()用來將參數timeptr所指的tm結構數據轉換成從公元1970年1月1日0時0分0秒算起至今的UTC時間所經過的秒數。

返回：返回經過的秒數。

代碼說明：

/* 
 * 用time()取得時間（秒數），利用localtime()
 * 轉換成struct tm 再利用mktine（）將struct tm轉換成原來的秒數
 */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>

int main(int argc, char** argv)
{
    time_t timep;
    struct tm* p;
    time(&timep);
    printf("time() = %d\n", timep);
    p = localtime(&timep);
    timep = mktime(p);
    printf("time()->localtime()->mktime():%d\n", timep);
    return 0;
}

結果說明：

[root@linuxidc_centos unixtime]# g++ -g -o unixtime_mktime unixtime_mktime.cpp

[root@linuxidc_centos unixtime]# ./unixtime_mktime

time() = 1445010682

time()->localtime()->mktime():1445010682

settimeofday（設置目前時間）

函數說明：

#include<sys/time.h>
#include<unistd.h>

int settimeofday ( const struct timeval *tv,const struct timezone *tz);

settimeofday()會把目前時間設成由tv所指的結構信息，當地時區信息則設成tz所指的結構。詳細的說明請參考gettimeofday()。注意，只有root權限才能使用此函數修改時間。

返回：成功則返回0，失敗返回－1，錯誤代碼存於errno。

EPERM 並非由root權限調用settimeofday（），權限不夠。
EINVAL 時區或某個數據是不正確的，無法正確設置時間。