引言
业务代码中遇到这样需求, 1. 二者是同一天吗, 2. 时间戳和时间串来回转, 3. 其它扩展需求 等.
C写代码同样需要处理这方面时间问题. 本文就是为了解决这个问题. 相比其它时间库, 这里做了一些扩展. 一般而言
一天开始时间为 00:00:00 , 这里 可以配置一天的开始时间.
举一个实际用的业务例子. 暴雪游戏, 魔兽世界 或者 炉石传说, 每次活动刷新都是以 05:00:00 开始.
这里说明了什么呢, 可以理解为这类游戏世界里, 时间循环的起点就是"05:00:00". 认为是一天的开始.
同样我们的写的sctimeutil.h 接口中有一个配置 一天的开始时间.
当然代码一定是跨平台的. 首先我们看一下 sctimeutil.h 接口设计思路如下:
#ifndef _H_SCTIMEUTIL #define _H_SCTIMEUTIL #include <time.h> #include <stdbool.h> // 为Visual Studio导入一些和linux上优质思路 #if defined(_MSC_VER) #include <Windows.h> /* * 返回当前得到的时间结构体, 高仿linux上调用 * pt : const time_t * , 输入的时间戳指针 * ptm : struct tm * , 输出的时间结构体 * : 返回 ptm 值 */ #define localtime_r(pt, ptm) localtime_s(ptm, pt), ptm /* * Linux sys/time.h 中获取时间函数在Windows上一种移植实现 * tv : 返回结果包含秒数和微秒数 * tz : 包含的时区,在window上这个变量没有用不返回 * : 默认返回0 */ extern int gettimeofday(struct timeval* tv, void* tz); #endif // 定义每天是开始为 0时0分0秒 #define _INT_MINSECOND (60) #define _INT_HOURSECOND (3600) #define _INT_DAYSECOND (24UL*_INT_HOURSECOND) #define _INT_DAYSTART (8UL*_INT_HOURSECOND) // 定义每天新的开始时间 #define _INT_DAYNEWSTART (0UL*_INT_HOURSECOND + 0*_INT_MINSECOND + 0) // struct tm 中 tm_year, tm_mon 用的偏移量 #define _INT_YEAROFFSET (1900) #define _INT_MONOFFSET (1) // 定义时间串类型 #define _INT_STULEN (32) typedef char stime_t[_INT_STULEN]; /* * 将 [2016-7-10 21:22:34] 格式字符串转成时间戳 * tstr : 时间串分隔符只能是单字节的. * pt : 返回得到的时间戳 * otm : 返回得到的时间结构体 * : 返回这个字符串转成的时间戳, -1表示构造失败 */ extern bool stu_gettime(stime_t tstr, time_t * pt, struct tm * otm); /* * 判断当前时间戳是否是同一天的. * lt : 判断时间一 * rt : 判断时间二 * : 返回true表示是同一天, 返回false表示不是 */ extern bool stu_tisday(time_t lt, time_t rt); /* * 判断当前时间戳是否是同一周的. * lt : 判断时间一 * rt : 判断时间二 * : 返回true表示是同一周, 返回false表示不是 */ extern bool stu_tisweek(time_t lt, time_t rt); /* * 将时间戳转成时间串 [2016-7-10 22:38:34] * nt : 当前待转的时间戳 * tstr : 保存的转后时间戳位置 * : 返回传入tstr的首地址 */ extern char * stu_gettstr(time_t nt, stime_t tstr); /* * 得到当前时间戳 [2016-7-10 22:38:34] * tstr : 保存的转后时间戳位置 * : 返回传入tstr的首地址 */ extern char * stu_getntstr(stime_t tstr); /* * 判断当前时间串是否是同一天的. * ls : 判断时间一 * rs : 判断时间二 * : 返回true表示是同一天, 返回false表示不是 */ extern bool stu_sisday(stime_t ls, stime_t rs); /* * 判断当前时间串是否是同一周的. * ls : 判断时间一 * rs : 判断时间二 * : 返回true表示是同一周, 返回false表示不是 */ extern bool stu_sisweek(stime_t ls, stime_t rs); #endif // !_H_SCTIMEUTIL
设计接口了解后, 后面会详细解说. (代码对齐确实不好弄, 要是博客园直接能让VS复制的代码格式, 到富文本框中不改变, 那得多好.)
设计师才是王道.
前言
先看宏配置, 主要的就是
// 定义每天新的开始时间 #define _INT_DAYNEWSTART (0UL*_INT_HOURSECOND + 0*_INT_MINSECOND + 0)
假如需要设置一天开始为05:00:00, 那就将第一个0变成5就可以了. 后面还定义了时间串类型
// 定义时间串类型 #define _INT_STULEN (32) typedef char stime_t[_INT_STULEN];
默认就是 char [32]长度的字符串. 统一类型在栈上并节省一个长度参数, 否则一般得到时间串 至少 char [], int 两个参数.
其它的变量宏, 都是为了去掉魔法数字用的. 最前面有段为VS导入扩展功能的宏
// 为Visual Studio导入一些和linux上优质思路 #if defined(_MSC_VER) #include <Windows.h> /* * 返回当前得到的时间结构体, 高仿linux上调用 * pt : const time_t * , 输入的时间戳指针 * ptm : struct tm * , 输出的时间结构体 * : 返回 ptm 值 */ #define localtime_r(pt, ptm) localtime_s(ptm, pt), ptm /* * Linux sys/time.h 中获取时间函数在Windows上一种移植实现 * tv : 返回结果包含秒数和微秒数 * tz : 包含的时区,在window上这个变量没有用不返回 * : 默认返回0 */ extern int gettimeofday(struct timeval* tv, void* tz); #endif
这两个''声明''在跨平台C代码中出现频率比较高. 第一个是安全可重入的将时间戳变成时间结构体. 第二个是得到更高精度的时间表示.
这里分析一下对于linux上 有这么定义
struct tm *localtime_r(const time_t *timep, struct tm *result);
window 上是下面定义的
static __inline errno_t __CRTDECL localtime_s(struct tm * _Tm, const time_t * _Time) { return _localtime32_s(_Tm, _Time); }
简单的理解为, 位置颠倒了. 其实而言, 细节上还是有不同. 扯一点二者平台都有优点,
但从这个api上而言, 我觉得linux上localtime_r 更自然些, 返回值放在最后面. 随着工作深入也发现,
有些api window设计也很出彩. 但是总的而言, 如果二选一, 还是觉得linux 设计的比window漂亮, 精妙, 自然.
扯回来, 上面为了更大程度上兼容linux, 就在window上采用linux函数设计思路. 是不是有点意思.(另外一种跨平台宏设计思路)
对于 gettimeofday window源码实现如下
// 为Visual Studio导入一些和linux上优质思路 #if defined(_MSC_VER) /* * Linux sys/time.h 中获取时间函数在Windows上一种移植实现 * tv : 返回结果包含秒数和微秒数 * tz : 包含的时区,在window上这个变量没有用不返回 * : 默认返回0 */ int gettimeofday(struct timeval* tv, void* tz) { struct tm st; SYSTEMTIME wtm; GetLocalTime(&wtm); st.tm_year = wtm.wYear - _INT_YEAROFFSET; st.tm_mon = wtm.wMonth - _INT_MONOFFSET; // window的计数更好些 st.tm_mday = wtm.wDay; st.tm_hour = wtm.wHour; st.tm_min = wtm.wMinute; st.tm_sec = wtm.wSecond; st.tm_isdst = -1; // 不考虑夏令时 tv->tv_sec = (long)mktime(&st); // 32位使用数据强转 tv->tv_usec = wtm.wMilliseconds * 1000; // 毫秒转成微秒 return 0; } #endif
上面两个宏, 分别是 1900和1, 这个是 struct tm 特性决定的, 这点window api功能设计的好.
#ifndef _TM_DEFINED struct tm { int tm_sec; /* seconds after the minute - [0,59] */ int tm_min; /* minutes after the hour - [0,59] */ int tm_hour; /* hours since midnight - [0,23] */ int tm_mday; /* day of the month - [1,31] */ int tm_mon; /* months since January - [0,11] */ int tm_year; /* years since 1900 */ int tm_wday; /* days since Sunday - [0,6] */ int tm_yday; /* days since January 1 - [0,365] */ int tm_isdst; /* daylight savings time flag */ }; #define _TM_DEFINED #endif
上面就是 struct tm 结构体实现. 时间操作还是比较不统一, 需要一定经验, 多趟坑. 这里时间默认从1900起计算, 也有1970起计算的. 例如(man 手册中内容)
The ctime(), gmtime() and localtime() functions all take an argument of data type time_t which represents cal‐
endar time. When interpreted as an absolute time value, it represents the number of seconds elapsed since
00:00:00 on January 1, 1970, Coordinated Universal Time (UTC).
需要用到的时候再弄清楚吧. 推荐一定要用可重入的, 否则程序跑起来只能头大了.
正文
现在准备剖析一下特定的代码, 最后也会贴一下全部代码. 运行一个测试demo. 首先看时间串得到时间戳时间结构体的接口实现
/* * 将 [2016-7-10 21:22:34] 格式字符串转成时间戳 * tstr : 时间串分隔符只能是单字节的. * pt : 返回得到的时间戳 * otm : 返回得到的时间结构体 * : 返回这个字符串转成的时间戳, -1表示构造失败 */ bool stu_gettime(stime_t tstr, time_t * pt, struct tm * otm) { time_t t; struct tm st; if(NULL == tstr) return false; int rt = sscanf(tstr, "%d%*c%d%*c%d%*c%d%*c%d%*c%d", &st.tm_year, &st.tm_mon, &st.tm_mday, &st.tm_hour, &st.tm_min, &st.tm_sec); if(6 != rt) return false; st.tm_year -= _INT_YEAROFFSET; st.tm_mon -= _INT_MONOFFSET; // 得到时间戳, 失败返回false if((t = mktime(&st)) == -1 ) return false; // 返回最终结果 if(pt) *pt = t; if(otm) *otm = st; return true; }
思路很清晰, 解析时间串, 得到年月日时分秒, 最后通过mktime得到想要的. 期间需要注意的是 struct tm 必须 year 1900起, mon 从0开始记.
执行mktime之后会补充玩 st 时间结构体 并且返回当前时间戳.
判断两个时间戳是否是同一天也很巧妙
/* * 判断当前时间戳是否是同一天的. * lt : 判断时间一 * rt : 判断时间二 * : 返回true表示是同一天, 返回false表示不是 */ bool stu_tisday(time_t lt, time_t rt) { // 得到是各自第几天的 lt = (lt + _INT_DAYSTART - _INT_DAYNEWSTART) / _INT_DAYSECOND; rt = (rt + _INT_DAYSTART - _INT_DAYNEWSTART) / _INT_DAYSECOND; return lt == rt; }
这里用到一个宏
#define _INT_DAYSTART (8UL*_INT_HOURSECOND)
这个由来是咱们通过mktime 得到的是 标准时区时间, 而中国是东八区, 快了它8h. 详细科普可以看下下面资料
GMT（Greenwich Mean Time） 格林威治时间
即本初子午线的时间，一般作为全球时间的基准参考时间。据说是以格林威治天文台命名的。
UTC（Universal Time Coordinated） 世界标准时间或世界协调时间
协调世界时是以原子时秒长为基础，在时刻上尽量接近于世界时的一种时间计量系统。
UTC时间和GMT时间其实是同一个时间，只不过UTC时间的单位是秒。定期会进行校准，校准的方式是发布闰秒，
即有两个同样的秒。记住，UTC是GMT的以秒为单位的计时。
CST（China Standard Time） 中国标准时间
可以认为新闻联播嘟嘟嘟的时间。也就是东八区的时间。当GMT为0点的时候，我们已经8点了。
我们的时间需要在GMT的时间上加八个小时
有了这些知识, 后面 将两个时间戳变成中国的时间戳. 再除以一天的秒数, 得到当前多少天了. 这里需要注意一下, 这是服务器级别的时间判断.
如果对于军工级别, 宇宙飞船等级别, 真不行, 因为一年民用要么365要么366, 其实一年 查了粗略资料有
地球围绕太阳公转一周（即360度）的时间应该为365日6时9分10秒，即为一个恒星年。
地球的某点获得两次两次直射的间隔是365日5时48分46秒（更加精确：365天5小时48分45.975456秒），即为一个回归年。
总而言之, 计算机还是离散数学级别, 精度只能大致算算, 因此咱们精度到天, 上面算法是可以得了, 对于特别意外的那就看脸了.
(时间判断也是程序国际化会遇到的一个坑, 必遇到滴~~)
从这里觉得软件开发还是偏艺术些, 科学是严谨的, 是符合一切数学规律的, 误差是可以详细分析的.
再看看另一个设计, 比较简单, 时间戳得到时间串
/* * 将时间戳转成时间串 [2016-7-10 22:38:34] * nt : 当前待转的时间戳 * tstr : 保存的转后时间戳位置 * : 返回传入tstr的首地址 */ char * stu_gettstr(time_t nt, stime_t tstr) { struct tm st; localtime_r(&nt, &st); strftime(tstr, sizeof(stime_t), "%F %X", &st); return tstr; }
思路很直白吧,最后解释测试一波了. 首先看main.c
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include "sctimeutil.h" static void _sctime_puts(stime_t tstr) { printf("sizeof tstr = %lu, %lu ", sizeof tstr, sizeof(stime_t)); } /* * 处理时间 time 的测试主函数 * */ int main(int argc, char * argv[]) { bool rt; time_t t; struct tm tm; stime_t ts; rt = stu_gettime("2016-7-12 11:27:00", &t, &tm); printf("tm.tm_year = %d, tm.tm_yday = %d ", tm.tm_year, tm.tm_yday); // 测试数组长度 _sctime_puts(NULL); rt = stu_sisweek("2016-7-11 20:59:59", "2016-7-17 23:59:59"); printf("rt = %d ", rt); rt = stu_sisweek("2016-7-11 0:0:0", "2016-7-18 0:0:0"); printf("rt = %d ", rt); // 输出当前时间量 puts(stu_getntstr(ts)); return 0; }
附加代码文件
sctimeutil.h
#ifndef _H_SCTIMEUTIL #define _H_SCTIMEUTIL #include <time.h> #include <stdbool.h> // 为Visual Studio导入一些和linux上优质思路 #if defined(_MSC_VER) #include <Windows.h> /* * 返回当前得到的时间结构体, 高仿linux上调用 * pt : const time_t * , 输入的时间戳指针 * ptm : struct tm * , 输出的时间结构体 * : 返回 ptm 值 */ #define localtime_r(pt, ptm) localtime_s(ptm, pt), ptm /* * Linux sys/time.h 中获取时间函数在Windows上一种移植实现 * tv : 返回结果包含秒数和微秒数 * tz : 包含的时区,在window上这个变量没有用不返回 * : 默认返回0 */ extern int gettimeofday(struct timeval* tv, void* tz); #endif // 定义每天是开始为 0时0分0秒 #define _INT_MINSECOND (60) #define _INT_HOURSECOND (3600) #define _INT_DAYSECOND (24UL*_INT_HOURSECOND) #define _INT_DAYSTART (8UL*_INT_HOURSECOND) // 定义每天新的开始时间 #define _INT_DAYNEWSTART (0UL*_INT_HOURSECOND + 0*_INT_MINSECOND + 0) // struct tm 中 tm_year, tm_mon 用的偏移量 #define _INT_YEAROFFSET (1900) #define _INT_MONOFFSET (1) // 定义时间串类型 #define _INT_STULEN (32) typedef char stime_t[_INT_STULEN]; /* * 将 [2016-7-10 21:22:34] 格式字符串转成时间戳 * tstr : 时间串分隔符只能是单字节的. * pt : 返回得到的时间戳 * otm : 返回得到的时间结构体 * : 返回这个字符串转成的时间戳, -1表示构造失败 */ extern bool stu_gettime(stime_t tstr, time_t * pt, struct tm * otm); /* * 判断当前时间戳是否是同一天的. * lt : 判断时间一 * rt : 判断时间二 * : 返回true表示是同一天, 返回false表示不是 */ extern bool stu_tisday(time_t lt, time_t rt); /* * 判断当前时间戳是否是同一周的. * lt : 判断时间一 * rt : 判断时间二 * : 返回true表示是同一周, 返回false表示不是 */ extern bool stu_tisweek(time_t lt, time_t rt); /* * 将时间戳转成时间串 [2016-7-10 22:38:34] * nt : 当前待转的时间戳 * tstr : 保存的转后时间戳位置 * : 返回传入tstr的首地址 */ extern char * stu_gettstr(time_t nt, stime_t tstr); /* * 得到当前时间戳 [2016-7-10 22:38:34] * tstr : 保存的转后时间戳位置 * : 返回传入tstr的首地址 */ extern char * stu_getntstr(stime_t tstr); /* * 判断当前时间串是否是同一天的. * ls : 判断时间一 * rs : 判断时间二 * : 返回true表示是同一天, 返回false表示不是 */ extern bool stu_sisday(stime_t ls, stime_t rs); /* * 判断当前时间串是否是同一周的. * ls : 判断时间一 * rs : 判断时间二 * : 返回true表示是同一周, 返回false表示不是 */ extern bool stu_sisweek(stime_t ls, stime_t rs); #endif // !_H_SCTIMEUTIL
sctimeutil.c
#include "sctimeutil.h" #include <stdio.h> // 为Visual Studio导入一些和linux上优质思路 #if defined(_MSC_VER) /* * Linux sys/time.h 中获取时间函数在Windows上一种移植实现 * tv : 返回结果包含秒数和微秒数 * tz : 包含的时区,在window上这个变量没有用不返回 * : 默认返回0 */ int gettimeofday(struct timeval* tv, void* tz) { struct tm st; SYSTEMTIME wtm; GetLocalTime(&wtm); st.tm_year = wtm.wYear - _INT_YEAROFFSET; st.tm_mon = wtm.wMonth - _INT_MONOFFSET; // window的计数更好些 st.tm_mday = wtm.wDay; st.tm_hour = wtm.wHour; st.tm_min = wtm.wMinute; st.tm_sec = wtm.wSecond; st.tm_isdst = -1; // 不考虑夏令时 tv->tv_sec = (long)mktime(&st); // 32位使用数据强转 tv->tv_usec = wtm.wMilliseconds * 1000; // 毫秒转成微秒 return 0; } #endif /* * 将 [2016-7-10 21:22:34] 格式字符串转成时间戳 * tstr : 时间串分隔符只能是单字节的. * pt : 返回得到的时间戳 * otm : 返回得到的时间结构体 * : 返回这个字符串转成的时间戳, -1表示构造失败 */ bool stu_gettime(stime_t tstr, time_t * pt, struct tm * otm) { time_t t; struct tm st; if(NULL == tstr) return false; int rt = sscanf(tstr, "%d%*c%d%*c%d%*c%d%*c%d%*c%d", &st.tm_year, &st.tm_mon, &st.tm_mday, &st.tm_hour, &st.tm_min, &st.tm_sec); if(6 != rt) return false; st.tm_year -= _INT_YEAROFFSET; st.tm_mon -= _INT_MONOFFSET; // 得到时间戳, 失败返回false if((t = mktime(&st)) == -1 ) return false; // 返回最终结果 if(pt) *pt = t; if(otm) *otm = st; return true; } /* * 判断当前时间戳是否是同一天的. * lt : 判断时间一 * rt : 判断时间二 * : 返回true表示是同一天, 返回false表示不是 */ bool stu_tisday(time_t lt, time_t rt) { // 得到是各自第几天的 lt = (lt + _INT_DAYSTART - _INT_DAYNEWSTART) / _INT_DAYSECOND; rt = (rt + _INT_DAYSTART - _INT_DAYNEWSTART) / _INT_DAYSECOND; return lt == rt; } /* * 判断当前时间戳是否是同一周的. * lt : 判断时间一 * rt : 判断时间二 * : 返回true表示是同一周, 返回false表示不是 */ bool stu_tisweek(time_t lt, time_t rt) { time_t mt; struct tm st; lt -= _INT_DAYNEWSTART; rt -= _INT_DAYNEWSTART; if(lt < rt) { //得到最大时间, 保存在lt中 mt = lt; lt = rt; rt = mt; } // 得到lt 表示的当前时间 localtime_r(<, &st); // 得到当前时间到周一起点的时间差 st.tm_wday = 0 == st.tm_wday ? 7 : st.tm_wday; mt = (st.tm_wday - 1) * _INT_DAYSECOND + st.tm_hour * _INT_HOURSECOND + st.tm_min * _INT_MINSECOND + st.tm_sec; // [min, lt], lt = max(lt, rt) 就表示在同一周内 return rt >= lt - mt; } /* * 将时间戳转成时间串 [2016-7-10 22:38:34] * nt : 当前待转的时间戳 * tstr : 保存的转后时间戳位置 * : 返回传入tstr的首地址 */ char * stu_gettstr(time_t nt, stime_t tstr) { struct tm st; localtime_r(&nt, &st); strftime(tstr, sizeof(stime_t), "%F %X", &st); return tstr; } /* * 得到当前时间戳 [2016-7-10 22:38:34] * tstr : 保存的转后时间戳位置 * : 返回传入tstr的首地址 */ char * stu_getntstr(stime_t tstr) { return stu_gettstr(time(NULL), tstr); } /* * 判断当前时间串是否是同一天的. * ls : 判断时间一 * rs : 判断时间二 * : 返回true表示是同一天, 返回false表示不是 */ bool stu_sisday(stime_t ls, stime_t rs) { time_t lt, rt; // 解析失败直接返回结果 if(!stu_gettime(ls, <, NULL) || !stu_gettime(rs, &rt, NULL)) return false; return stu_tisday(lt, rt); } /* * 判断当前时间串是否是同一周的.可以优化 * ls : 判断时间一 * rs : 判断时间二 * : 返回true表示是同一周, 返回false表示不是 */ bool stu_sisweek(stime_t ls, stime_t rs) { time_t lt, rt; // 解析失败直接返回结果 if(!stu_gettime(ls, <, NULL) || !stu_gettime(rs, &rt, NULL)) return false; return stu_tisweek(lt, rt); }
编译命令
gcc -Wall -ggdb2 -o main.out main.c sctimeutil.c
测试结果 达到预期
window上测试也一样. 有兴趣的可以将思路用在自己的项目中. 思路比代码有底蕴. 软件开发, 马龙还是无法简单的表达咱们职业的.
设计师觉得更贴切些. 用双手描绘色彩务实的人们.
后记
错误是难免的, 欢迎吐槽, 再打补丁修复~~
附加 :
晚上将代码加入simplec框架中, 创造了更有意思的代码, 真心值得学习研究 . 万能时间转换函数. 性能也好了许多. 抛弃了sscanf 这种大块头函数.
// 从时间串中提取出来年月日时分秒 static bool _stu_gettm(stime_t tstr, struct tm * otm) { int * py, * es; char c; int sum; if ((!tstr) || !(c = *tstr) || c < '0' || c > '9') return false; py = &otm->tm_year; es = &otm->tm_sec; sum = 0; while ((c = *tstr) && py >= es) { if (c >= '0' && c <= '9') { sum = 10 * sum + c - '0'; ++tstr; continue; } *py-- = sum; sum = 0; // 去掉特殊字符, 一直找到下一个数字 while ((c = *++tstr) && (c<'0' || c>'9')) ; } // 非法, 最后解析出错 if (py != es) return false; *es = sum; // 保存最后秒数据 return true; } /* * 将 [2016-7-10 21:22:34] 格式字符串转成时间戳 * tstr : 时间串分隔符只能是单字节的. * pt : 返回得到的时间戳 * otm : 返回得到的时间结构体 * : 返回这个字符串转成的时间戳, -1表示构造失败 */ bool stu_gettime(stime_t tstr, time_t * pt, struct tm * otm) { time_t t; struct tm st; // 先解析年月日时分秒 if (!_stu_gettm(tstr, &st)) return false; st.tm_year -= _INT_YEAROFFSET; st.tm_mon -= _INT_MONOFFSET; // 得到时间戳, 失败返回false if ((t = mktime(&st)) == -1) return false; // 返回最终结果 if (pt) *pt = t; if (otm) *otm = st; return true; }