Linux时间时区详解与常用时间函数

时间与时区

整个地球分为二十四时区，每个时区都有自己的本地时间。

Ø  UTC时间 与 GMT时间

我们可以认为格林威治时间就是时间协调时间（GMT = UTC），格林威治时间和UTC时间都用秒数来计算的。

Ø  UTC时间与本地时间

UTC + 时区差 = 本地时间

时区差东为正，西为负。在此，把东八区时区差记为 +0800

UTC + (+0800) = 本地（北京）时间

Ø  UTC与Unix时间戳

在计算机中看到的UTC时间都是从（1970年01月01日 0:00:00)开始计算秒数的。所看到的UTC时间那就是从1970年这个时间点起到具体时间共有多少秒。 这个秒数就是Unix时间戳。

time（取得目前的时间）

函数说明：

#include<time.h>

time_t time(time_t *t);

此函数会返回从公元1970年1月1日的UTC时间从0时0分0秒算起到现在所经过的秒数。如果t 并非空指针的话，此函数也会将返回值存到t指针所指的内存。

返回：成功则返回秒数，失败则返回((time_t)-1)值，错误原因存于errno中。

代码说明：

#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 ;
}

执行结果：

[root@VM_174_171_centos unixtime]# g++ -g -o unixtime_time unixtime_time.cpp

[root@VM_174_171_centos unixtime]# ./unixtime_time

1445008165

gmtime（取得目前时间和日期）

函数说明：

#include<time.h>

struct tm*gmtime(const time_t*timep);

gmtime()将参数timep所指的time_t结构中的信息转换成真实世界所使用的时间日期表示方法，然后将结果由结构tm返回。
结构tm的定义为：
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 代表目前秒数，正常范围为0-59，但允许至61秒
int tm_min 代表目前分数，范围0-59
int tm_hour 从午夜算起的时数，范围为0-23
int tm_mday 目前月份的日数，范围01-31
int tm_mon 代表目前月份，从一月算起，范围从0-11
int tm_year 从1900年算起至今的年数
int tm_wday 一星期的日数，从星期一算起，范围为0-6
int tm_yday 从今年1月1日算起至今的天数，范围为0-365
int tm_isdst 日光节约时间的旗标
此函数返回的时间日期未经时区转换，而是UTC时间。

返回：结构tm代表目前UTC 时间

代码说明：

#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", (+p->tm_year), (+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 ;
}

结果说明：

[root@VM_174_171_centos unixtime]# g++ -g -o unixtime_gmtime unixtime_gmtime.cpp

[root@VM_174_171_centos unixtime]# ./unixtime_gmtime

curday = 2015-10-16

curweek = Fri, curtime = 15:12:12

[root@VM_174_171_centos unixtime]# date -u

Fri Oct 16 15:12:13 UTC 2015

[root@VM_174_171_centos unixtime]# date

Fri Oct 16 23:12:16 CST 2015

[root@VM_174_171_centos unixtime]# date -R     #这里打印出时区信息，北京为东八区

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

可以看到gmtime返回的时间日期未经过时区转换，这里和date打印的刚好差8小时（中国时区）。

ctime（将时间和日期以字符串格式表示）

函数说明：

#include<time.h>

char *ctime(const time_t *timep);

ctime()将参数timep所指的time_t结构中的信息转换成真实世界所使用的时间日期表示方法，然后将结果以字符串形态返回。若再调用相关的时间日期函数，此字符串可能会被破坏。

代码说明：

#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 ;
}

结果说明：

[root@VM_174_171_centos unixtime]# g++ -g -o unixtime_ctime unixtime_ctime.cpp

[root@VM_174_171_centos unixtime]# ./unixtime_ctime

Fri Oct 16 23:14:33 2015

[root@VM_174_171_centos unixtime]# date

Fri Oct 16 23:14:34 CST 2015

asctime（将时间和日期以字符串格式表示）

函数说明：

#include<time.h>

char * asctime(const struct tm * timeptr);

asctime()将参数timeptr所指的tm结构中的信息转换成真实世界所使用的时间日期表示方法，然后将结果以字符串形态返回。若再调用相关的时间日期函数，此字符串可能会被破坏。此函数与ctime不同处在于传入的参数是不同的结构。

代码说明：

#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)));
}

结果说明：
[root@VM_174_171_centos unixtime]# g++ -g -o unixtime_asctime unixtime_asctime.cpp

[root@VM_174_171_centos unixtime]# ./unixtime_asctime

Fri Oct 16 15:15:54 2015

[root@VM_174_171_centos unixtime]# date

Fri Oct 16 23:15:55 CST 2015

[root@VM_174_171_centos unixtime]# date -u

Fri Oct 16 15:15:57 UTC 2015

[root@VM_174_171_centos unixtime]# date -R

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

注意这里struct tm结构的时间是通过gmtime返回的，因此也没有经过时区转换。

gettimeofday（取得目前的时间）

函数说明：

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

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

gettimeofday()会把目前的时间有tv所指的结构返回，当地时区的信息则放到tz所指的结构中。
timeval结构定义为:
struct timeval {
    long tv_sec; /*秒*/
    long tv_usec; /*微秒*/
};
timezone结构定义为：
struct timezone {
    int tz_minuteswest; /*和Greenwich 时间差了多少分钟*/
    int tz_dsttime; /*日光节约时间的状态*/
};
上述两个结构都定义在/usr/include/sys/time.h，tz_dsttime 所代表的状态如下
DST_NONE /*不使用*/
DST_USA /*美国*/
DST_AUST /*澳洲*/
DST_WET /*西欧*/
DST_MET /*中欧*/
DST_EET /*东欧*/
DST_CAN /*加拿大*/
DST_GB /*大不列颠*/
DST_RUM /*罗马尼亚*/
DST_TUR /*土耳其*/
DST_AUSTALT /*澳洲（1986年以后）*/

返回：成功则返回0，失败返回-1，错误代码存于errno。

代码说明：

#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 ;
}

结果说明：

[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@VM_174_171_centos unixtime]# date

Fri Oct 16 23:17:00 CST 2015

[root@VM_174_171_centos unixtime]# date -u

Fri Oct 16 15:17:02 UTC 2015

这里时区差是-480，也就是说明GMT比我们（中国时区）晚8小时。

localtime（取得当地目前时间和日期）

函数说明：

#include<time.h>

struct tm *localtime(const time_t * timep);

localtime()将参数timep所指的time_t结构中的信息转换成真实世界所使用的时间日期表示方法，然后将结果由结构tm返回。结构tm的定义请参考gmtime()。此函数返回的时间日期已经转换成当地时区。

代码说明：

#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", (+p->tm_year), (+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 ;
}

结果说明：

[root@VM_174_171_centos unixtime]# g++ -g -o unixtime_localtime unixtime_localtime.cpp

[root@VM_174_171_centos unixtime]# ./unixtime_localtime

curday = 2015-10-16

curweek = Fri, curtime = 23:23:37

[root@VM_174_171_centos unixtime]# ./unixtime_gmtime

curday = 2015-10-16

curweek = Fri, curtime = 15:23:37

这里的结果跟gmtime的结果进行比较，可以看出，gmtime给出的是GMT标准时间，localtime给出的是根据时区转换过的本地时间（这里是北京时间，东八区，+0800）。

mktime（将时间结构数据转换成经过的秒数）

函数说明：

time_t mktime(strcut tm * timeptr);

mktime()用来将参数timeptr所指的tm结构数据转换成从公元1970年1月1日0时0分0秒算起至今的UTC时间所经过的秒数。

返回：返回经过的秒数。

代码说明：

/*
 * 用time()取得时间（秒数），利用localtime()
 * 转换成struct tm 再利用mktine（）将struct tm转换成原来的秒数
 */
#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 ;
}

结果说明：

[root@VM_174_171_centos unixtime]# g++ -g -o unixtime_mktime unixtime_mktime.cpp

[root@VM_174_171_centos unixtime]# ./unixtime_mktime

time() = 1445010682

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

settimeofday（设置目前时间）

函数说明：

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

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

settimeofday()会把目前时间设成由tv所指的结构信息，当地时区信息则设成tz所指的结构。详细的说明请参考gettimeofday()。注意，只有root权限才能使用此函数修改时间。

返回：成功则返回0，失败返回－1，错误代码存于errno。

EPERM 并非由root权限调用settimeofday（），权限不够。
EINVAL 时区或某个数据是不正确的，无法正确设置时间。