C 標準庫＜time.h＞函數詳解

概述

1?核心數據類型

1.1?time_t

?1.2?clock_t

1.3?struct tm

1.4?size_t

2?核心函數

2.1?時間獲取函數

2.2?時間轉換函數

2.3?時間差計算

2.4??時間格式化函數

3?線程安全版本（POSIX 擴展）

3.1 函數列表?

?3.2?時間處理完整示例

4?重要注意事項

5?實際應用場景

5.1?日志記錄

5.2?定時任務

5.3?性能分析

5.4?時間戳轉換

6 Nordic MCU上驗證

概述

本文主要介紹C 標準庫 <time.h> 函數，<time.h>?是 C 語言中處理時間和日期的標準庫，提供了一系列函數和數據類型用于時間獲取、轉換和格式化操作提供了一套完整的時間處理工具鏈，盡管在精度和時區處理上有一定限制，但對于大多數應用場景已經足夠。在開發跨平臺應用時，應注意不同系統對線程安全和時區支持的差異。

1?核心數據類型

1.1?`time_t`

描述：表示日歷時間的算術類型（通常為整數）
特性：

存儲從 "紀元"（通常為 1970-01-01 00:00:00 UTC）起經過的秒數

在 32 位系統上最大值為 2038-01-19 03:14:07（Y2038 問題）

64 位系統可表示約 2920 億年的時間范圍

?1.2?`clock_t`

描述：表示處理器時間的算術類型
用途：測量程序執行時間（CPU 時間）

1.3?`struct tm`

描述：分解時間結構

struct tm {int tm_sec;   // 秒 [0-60]（允許閏秒）int tm_min;   // 分 [0-59]int tm_hour;  // 時 [0-23]int tm_mday;  // 月中的日 [1-31]int tm_mon;   // 月份 [0-11]（0=一月）int tm_year;  // 年份（從1900開始的年數）int tm_wday;  // 星期幾 [0-6]（0=周日）int tm_yday;  // 年中的日 [0-365]int tm_isdst; // 夏令時標志：>0（生效）、0（不生效）、<0（未知）
};

1.4?`size_t`

用于?strftime?函數表示緩沖區大小

2?核心函數

2.1?時間獲取函數

1)?time_t time(time_t *timer)

功能：獲取當前日歷時間

參數：

timer：存儲結果的指針（可為 NULL）

返回：

成功：當前時間（從紀元開始的秒數）

失敗：(time_t)(-1)

time_t now;
now = time(NULL);  // 獲取當前時間

2)?clock_t clock(void)

功能：獲取程序使用的處理器時間

返回：

成功：從程序啟動開始的 CPU 時間（時鐘滴答數）

失敗：(clock_t)(-1)

注意：需除以?CLOCKS_PER_SEC?轉換為秒

clock_t start = clock();
// 執行代碼...
clock_t end = clock();
double cpu_time = (double)(end - start) / CLOCKS_PER_SEC;

2.2?時間轉換函數

1)?struct tm *gmtime(const time_t *timer);

功能：將日歷時間轉換為 UTC 時間

參數：timer?- 指向日歷時間的指針

返回：指向靜態?tm?結構的指針（非線程安全）

time_t now = time(NULL);
struct tm *utc_time = gmtime(&now);

?2)?struct tm *localtime(const time_t *timer);

功能：將日歷時間轉換為本地時間（考慮時區和夏令時）

參數：timer?- 指向日歷時間的指針

返回：指向靜態?tm?結構的指針（非線程安全）

time_t now = time(NULL);
struct tm *local_time = localtime(&now);

3)?time_t mktime(struct tm *timeptr);

功能：將本地時間轉換為日歷時間

特性：

自動規范化超出范圍的字段

計算并填充?tm_wday?和?tm_yday

正確處理夏令時

struct tm new_year = {0};
new_year.tm_year = 124; // 2024年（2024-1900）
new_year.tm_mon = 0;    // 一月
new_year.tm_mday = 1;   // 1號
time_t timestamp = mktime(&new_year);

2.3?時間差計算

double difftime(time_t time1, time_t time0);

功能：計算兩個日歷時間的差值（秒）

返回：time1 - time0（以秒為單位的雙精度值）

time_t start = time(NULL);
// 執行操作...
time_t end = time(NULL);
double elapsed = difftime(end, start);

2.4??時間格式化函數

1)?char *asctime(const struct tm *timeptr);

功能：將?tm?結構轉換為固定格式字符串

格式："Day Mon dd hh:mm:ss yyyy\n"

返回：指向靜態緩沖區的指針（非線程安全）

struct tm *t = localtime(&now);
printf("Current: %s", asctime(t));
// 輸出示例：Tue Jun 18 14:30:45 2024

2)?char *ctime(const time_t *timer);

功能：將日歷時間轉換為本地時間字符串

等效：asctime(localtime(timer))

返回：指向靜態緩沖區的指針（非線程安全）

time_t now = time(NULL);
printf("Current: %s", ctime(&now));

3)?size_t strftime(char *str, size_t maxsize, const char *format, const struct tm *timeptr);

功能：自定義格式化時間輸出

參數：

str：輸出緩沖區

maxsize：緩沖區最大容量

format：格式字符串

timeptr：指向?tm?結構的指針

返回：寫入字符數（不包括終止空字符），失敗返回0

常用格式說明符：

說明符	含義	示例
`%Y`	四位年份	2024
`%y`	兩位年份	24
`%m`	月份（01-12）	06
`%d`	月中的日（01-31）	18
`%H`	24小時制小時（00-23）	14
`%I`	12小時制小時（01-12）	02
`%M`	分鐘（00-59）	30
`%S`	秒（00-60）	45
`%A`	完整星期名	Tuesday
`%a`	縮寫星期名	Tue
`%B`	完整月份名	June
`%b`	縮寫月份名	Jun
`%p`	AM/PM	PM
`%Z`	時區名	CST
`%z`	UTC偏移（+HHMM）	+0800
`%F`	ISO 8601日期格式	2024-06-18
`%T`	ISO 8601時間格式	14:30:45

char buffer[80];
strftime(buffer, sizeof(buffer), "%Y-%m-%d %H:%M:%S %Z", localtime(&now));
printf("Formatted: %s\n", buffer); // 2024-06-18 14:30:45 CST