C語言中對(duì)時(shí)間和日期的處理
Chuck Allison
Chuck Allison是鹽湖城圣Latter Day教堂總部下耶穌教堂家族歷史研究處的軟件體系設(shè)計(jì)師。他擁有數(shù)學(xué)學(xué)士和數(shù)學(xué)碩士學(xué)位。他從1975年起開始編程，從1984年起他開始從事c語言的教學(xué)和開發(fā)。他目前的興趣是面向?qū)ο蟮募夹g(shù)及其教育。他是X3J16，ANSI C ++標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)的一員。發(fā)送e-mail到allison@decus.org，或者撥打電話到(801)240-4510均可以與他取得聯(lián)系。
大部分的操作系統(tǒng)有辦法得到當(dāng)前的日期和時(shí)間。通過定義在time.h的庫函數(shù)，ANSI C能以許多不同的形式得到這個(gè)信息。函數(shù)time返回一個(gè)類型為time_t的值（通常為long），該函數(shù)在運(yùn)行期間對(duì)當(dāng)前的日期和時(shí)間進(jìn)行編碼。然后你可以將這個(gè)返回值傳遞給其他能對(duì)該值進(jìn)行解碼和格式化的函數(shù)。
Listing 1中的程序使用函數(shù)time，localtime和strftime以不同的形式輸出當(dāng)前的日期和時(shí)間。函數(shù)localtime把已經(jīng)編碼的時(shí)間解碼成如下的struct：
struct tm
{
int tm_sec; /* (0 - 61) */
int tm_min; /* (0 - 59) */
int tm_hour; /* (0 - 23) */
int tm_mday; /* (1 - 31) */
int tm_mon; /* (0 - 11) */
int tm_year; /* past 1900 */
int tm_wday; /* (0 - 6) */
int tm_yday; /* (0 - 365) */
int tm_isdst; /* daylight savings flag */
};
每次當(dāng)你調(diào)用localtime的時(shí)候，它會(huì)重寫一個(gè)靜態(tài)的結(jié)構(gòu)并返回該結(jié)構(gòu)的地址（因此同一時(shí)刻在一個(gè)程序中只能取得一個(gè)這樣的結(jié)構(gòu)，而不能做明顯的拷貝）。函數(shù)ctime返回一個(gè)指向靜態(tài)字符串的指針，該字符串以標(biāo)準(zhǔn)的格式包含了完整的時(shí)間和日期。strftime根據(jù)用戶的指定格式格式化字符串（例如，%A代表一周中每一天的名稱）。Table 1列出了格式描述符的完整列表。
時(shí)間/日期運(yùn)算
通過改變tm結(jié)構(gòu)里的值，可對(duì)時(shí)間/日期進(jìn)行運(yùn)算。Listing 2中的程序展示了如何計(jì)算將來某天的日期和以秒為單位所計(jì)算出的程序執(zhí)行時(shí)間。注意函數(shù)time的語法（參數(shù)time_t由地址傳入，并非作為函數(shù)的返回值）。函數(shù)mktime改變tm結(jié)構(gòu)的值，以便日期和時(shí)間在一個(gè)合適的范圍內(nèi)，之后day-of-week (tm_wday)和day-of-year (tm_yday)域進(jìn)行相應(yīng)的更新。mktime將tm結(jié)構(gòu)中日期和時(shí)間的值置于合適的范圍之內(nèi)，相應(yīng)的更新day of week (tm-wday)和day of year (tm-yday)的值。這種情況發(fā)生在當(dāng)一個(gè)日期超出了你的實(shí)現(xiàn)能夠支持的范圍的時(shí)候。例如，我的MS-DOS的編譯器不能編碼1970年1月份之前的日期。函數(shù)asctime返回tm參數(shù)所描述時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)字符串（因此ctime (&tval)與asctime (localtime(&tval)是相等的)。函數(shù)difftime返回用秒做單位的兩個(gè)time_t的差。
如果需要處理超出系統(tǒng)范圍的日期，或者需要計(jì)算兩個(gè)日期的間隔又不是用秒來做單位，那你需要設(shè)計(jì)自己的date編碼。Listing 3 到Listing 5中的應(yīng)用程序通過使用一個(gè)簡單的month-day-year結(jié)構(gòu)，展示了確定兩個(gè)日期間隔的年數(shù)、月份數(shù)和天數(shù)的技術(shù)。日期的相減就像你在小學(xué)里做的減法那樣（例如，首先進(jìn)行天數(shù)的相減，如果需要就向月份數(shù)借位，以此類推）。注意跳過的年份都被計(jì)算進(jìn)去了。為了簡略起見，date_interval函數(shù)假設(shè)日期都是有效的，并且第一個(gè)日期在第二個(gè)日期之前。函數(shù)返回一個(gè)指向靜態(tài)Date結(jié)構(gòu)的指針，該結(jié)構(gòu)包含了我們想要的答案。
文件時(shí)間/日期戳
大多數(shù)操作系統(tǒng)為文件維護(hù)時(shí)間/日期戳。至少你能得知一個(gè)文件最后被修改的時(shí)間。（常用的make工具使用這一信息來決定一個(gè)文件是否需要被重新編譯，或者一個(gè)應(yīng)用程序是否需要被重新連接）。由于文件系統(tǒng)在不同平臺(tái)上有所不同，沒有什么通用的函數(shù)得到一個(gè)文件的時(shí)間/日期戳，因此ANSI 標(biāo)準(zhǔn)沒有定義這樣的函數(shù)。然而，大多數(shù)流行的操作系統(tǒng)（包括MS-DOS和VAX/VMS）提供了UNIX函數(shù)stat，該函數(shù)返回相關(guān)的文件信息，包括用time_t表示的最后修改時(shí)間。
Listing 6中的程序使用stat和difftime來確定是否time1.c比time2.c更新（例如，是否最近被修改過）。
如果你需要更新一個(gè)文件的時(shí)間/日期戳到當(dāng)前時(shí)間，可簡單的重寫文件的第一個(gè)字節(jié)。雖然實(shí)際內(nèi)容并未改變，但你的文件系統(tǒng)會(huì)認(rèn)為文件已經(jīng)被改變了，并且會(huì)相應(yīng)的更新時(shí)間/日期戳。（知道你的文件系統(tǒng)！在VAX/VMS下，當(dāng)你得到一個(gè)文件的新版本的時(shí)候，舊的版本仍會(huì)被保留）。這種技術(shù)叫做“‘touching’一個(gè)文件”。Listing 7中touch的實(shí)現(xiàn)在指定文件不存在的時(shí)候會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新文件。注意文件以“binary”模式打開（在打開模式字符串中由字符b決定—在將來的專欄中我會(huì)詳細(xì)討論文件處理的問題）。
表1：strftime的格式描述符
Code Sample Output
---------------------------------------------
%a Wed
%A Wednesday
%b Oct
%B October
%c Wed Oct 07 13:24:27 1992
%d 07 (day of month [01-31])
%H 13 (hour in [00-23])
%I 01 (hour in [01-12])
%j 281 (day of year [001-366])
%m 10 (month [01-12])
%M 24 (minute [00-59])
%p PM
%S 27 (second [00-59] )
%U 40 (Sunday week of year [00-52])
%w 3 (day of week [0-6])
%W 40 (Monday week of year [00-52])
%x Wed Oct 7, 1992
%X 13:24:27
%y 92
%Y 1992
%Z EDT (daylight savings indicator)
Listing 1 time1.c — 采用不同格式輸出當(dāng)前的日期和時(shí)間
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#define BUFSIZE 128
main()
{
time_t tval;
struct tm *now;
char buf[BUFSIZE];
char *fancy_format =
"Or getting really fancy:\n"
"%A, %B %d, day %j of %Y.\n"
"The time is %I:%M %p.";
/* Get current date and time */
tval = time(NULL);
now = localtime(&tval);
printf("The current date and time:\n"
"%d/%02d/%02d %d:%02d:%02d\n\n",
now->tm_mon+1, now->tm_mday, now->tm_year,
now->tm_hour, now->tm_min, now->tm_sec);
printf("Or in default system format:\n%s\n",
ctime(&tval));
strftime(buf,sizeof buf,fancy_format,now);
puts(buf);
return 0;
}
/* Output
The current date and time:
10/06/92 12:58:00
Or in default system format:
Tue Oct 06 12:58:00 1992
Or getting really fancy:
Tuesday, October 06, day 280 of 1992.
The time is 12:58 PM.
*/
/* End of File */
Listing 2 time2.c —展示如何計(jì)算將來某一天的日期以及以秒為單位計(jì)算出的執(zhí)行時(shí)間
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
main()
{
time_t start, stop;
struct tm *now;
int ndays;
/* Get current date and time */
time(&start);
now = localtime(&start);
/* Enter an interval in days */
fputs("How many days from now? ",stderr);
if (scanf("%d",&ndays) !=1)
return EXIT_FAILURE;
now->tm_mday += ndays;
if (mktime(now) != -1)
printf("New date: %s",asctime(now));
else
puts("Sorry. Can't encode your date.");
/* Calculate elapsed time */
time(&stop);
printf("Elapsed program time in seconds: %f\n",
difftime(stop,start));
return EXIT_SUCCESS;
}
/* Output
How many days from now? 45
New date: Fri Nov 20 12:40:32 1992
Elapsed program time in seconds: 1.000000
*/
/* End of File */
Listing 3 date.h — 一個(gè)簡單的日期結(jié)構(gòu)
struct Date
{
int day;
int month;
int year;
};
typedef struct Date Date;
Date* date_interval(const Date *, const Date *);
/* End of File */
Listing 4 date_int.c — 計(jì)算兩個(gè)日期的間隔
/* date_int.c: Compute duration between two dates */
#include "date.h"
#define isleap(y) \
((y)%4 == 0 && (y)%100 != 0 || (y)%400 == 0)
static int Dtab [2][13] =
{
{0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31},
{0, 31, 29, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31}
};
Date *date_interval(const Date *d1, const Date *d2)
{
static Date result;
int months, days, years, prev_month;
/* Compute the interval - assume d1 precedes d2 */
years = d2->year - d1->year;
months = d2->month - d1->month;
days = d2->day - d1->day;
/* Do obvious corrections (days before months!)
*
* This is a loop in case the previous month is
* February, and days < -28.
*/
prev_month = d2->month - 1;
while (days < 0)
{
/* Borrow from the previous month */
if (prev_month == 0)
prev_month = 12;
--months;
days += Dtab[isleap(d2->year)][prev_month--];
}
if (months < 0)
{
/* Borrow from the previous year */
--years;
months += 12;
}
/* Prepare output */
result.month = months;
result.day = days;
result.year = years;
return &result;
}
/* End of File */
Listing 5 tdate.c — 舉例說明日期間隔函數(shù)的使用
/* tdate.c: Test date_interval() */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "date.h"
main()
{
Date d1, d2, *result;
int nargs;
/* Read in two dates - assume 1st precedes 2nd */
fputs("Enter a date, MM/DD/YY> ",stderr);
nargs = scanf("%d/%d/%d%*c", &d1.month,
&d1.day, &d1.year);
if (nargs != 3)
return EXIT_FAILURE;
fputs("Enter a later date, MM/DD/YY> ",stderr);
nargs = scanf("%d/%d/%d%*c", &d2.month,
&d2.day, &d2.year);
if (nargs != 3)
return EXIT_FAILURE;
/* Compute interval in years, months, and days */
result = date_interval(&d1, &d2);
printf("years: %d, months: %d, days: %d\n",
result->year, result->month, result->day);
return EXIT_SUCCESS;
}
/* Sample Execution:
Enter a date, MM/DD/YY> 10/1/51
Enter a later date, MM/DD/YY> 10/6/92
years: 41, months: 0, days: 5 */
/* End of File */
Listing 6 ftime.c — 確定是否time1.c比time2.c更新
/* ftime.c: Compare file time stamps */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/stat.h>
#include <time.h>
main()
{
struct stat fs1, fs2;
if (stat("time1.c",&fs1) == 0 &&
stat("time2.c",&fs2) == 0)
{
double interval =
difftime(fs2.st_mtime,fs1.st_mtime);
printf("time1.c %s newer than time2.c\n",
(interval < 0.0) ? "is" : "is not");
return EXIT_SUCCESS;
}
else
return EXIT_FAILURE;
}
/* Output
time1.c is not newer than time2.c */
/* End of File */
Listing 7 touch.c —通過覆蓋舊文件或者創(chuàng)建一個(gè)新的文件來更新時(shí)間戳
/* touch.c: Update a file's time stamp */
#include <stdio.h>
void touch(char *fname)
{
FILE *f = fopen(fname,"r+b");
if (f != NULL)
{
char c = getc(f);
rewind(f);
putc(c,f);
}
else
fopen(fname,"wb");
fclose(f);
}
/* End of File */