C语言应用——Unix时间戳和北京时间的相互转换
Posted Leung_ManWah
tags:
篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了C语言应用——Unix时间戳和北京时间的相互转换相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
一、时间戳
准确的说，应该是unix时间戳，是从1970年1月1日（UTC/GMT的午夜）开始所经过的秒数，不考虑闰秒。一个小时表示为UNIX时间戳格式为：3600秒；一天表示为UNIX时间戳为86400秒，闰秒不计算。在很多API接口中，数据的更新时间并不是一个字符串，而是一个长整形数据，如1593003485，表示是北京时间2020-06-24 20:58:05。注意这里直接换算出的是北京时间，如果用时间戳直接转换的话，得到的时间UTC/GMT时间，和北京时间相差8个小时，在原始时间戳加上8个小时再进行转换就是北京时间了。大部分时间戳是以秒为单位的，有的时间戳是以毫秒为单位的。
在大多数的UNIX系统中UNIX时间戳存储为32位，这样会引发2038年问题或Y2038。
在线转换工具：北京时间和UNIX时间戳在线转换
二、使用C库函数进行转换
2.1 头文件time.h
如果使用C库函数进行转换，使用之前先要包含对应的头文件：
#include <time.h>
头文件中有一个比较重要的结构体：
/* 时间戳类型，单位为秒，与uint32_t类型一样 */
typedef unsigned int time_t;
struct tm {
int tm_sec; /* 秒钟,范围0-60,偶尔的闰秒 */
int tm_min; /* 分钟,范围0-59 */
int tm_hour; /* 小时,范围0-23*/
int tm_mday; /* 日,范围1-31 */
int tm_mon; /* 月份,范围0-11 */
int tm_year; /* 年份,自从1900年 */
int tm_wday; /* 星期,范围0-6 */
int tm_yday; /* 一年的第几天,范围0-365 */
int tm_isdst; /* 夏令时标志 */
};
这里，我们要注意几个时间的修正：
年份自1900算起，转换为实际年份，要+1900
月份范围0-11，转换为实际月份，要+1
星期范围0-6，转换为实际星期，要+1
2.1.1 localtime
struct tm * localtime(const time_t *);
给定一个毫秒级时间戳，返回时间结构体
2.1.2 mktime
time_t mktime(struct tm *);
给定一个初始化完成的时间结构体，返回一个毫秒级时间戳，
转换时不考虑tm结构的tm_wday和tm_yday，仅用tm_mday来决定日期。
2.1.3 strftime
size_t strftime(char *strDest, size_t maxsize, const char *format, const struct tm *timeptr);
给定一个时间结构体，格式化输出字符串，格式化字符可参考
https://baike.baidu.com/item/strftime
示例：
char str[100];
strftime(str, 100, "%F %T", time); /* 2020-07-01 02:16:51 */
strftime(str, 100, "%m-%d %H:%M", time); /* 06-30 22:16 */
printf("%s\\n", str);
2.2 Unix时间戳转北京时间
输入毫秒级时间戳，调用系统函数，把时间戳转换为UTC时间，为了得到北京时间，在转换之前要先加上8个小时的补偿时间：
#include "time.h"
.....
int main(void)
{
char str[100];
struct tm *time;
uint16_t year, yday;
uint8_t month, day, week, hour, minute, second;
time_t timestamp = 1592932611; /*北京时间2020-06-24 01:16:51*/
/*
几个用于测试的时间戳和北京时间对应
1592932611 = 2020-06-24 01:16:51(北京时间)
1593541011 = 2020-07-01 02:16:51
1593526611 = 2020-06-30 22:16:51
*/
uart_init(115200); /*printf通过串口输出*/
/* 北京时间补偿 */
timestamp += 8*60*60;
/* 调用系统函数 */
time = localtime(×tamp);
year = time->tm_year; /* 自1900年算起 */
month = time->tm_mon; /* 从1月算起，范围0-11 */
week = time->tm_wday; /* 从周末算起，范围0-6 */
yday = time->tm_yday; /* 从1月1日算起，范围0-365 */
day = time->tm_mday; /* 日: 1-31 */
hour = time->tm_hour; /* 小时:0-23点,UTC+0时间 */
minute = time->tm_min; /* 分钟:0-59 */
second = time->tm_sec; /* 0-60，偶尔出现的闰秒 */
/* 时间校正 */
year += 1900;
month += 1;
week += 1;
printf("UNIX时间戳:%d\\r\\n", timestamp);
printf("日期:%d-%d-%d 第%d天 星期%d 时间:%d:%d:%d\\r\\n",
year, month, day, yday, week, hour, minute, second);
/* 格式化时间字符串 */
strftime(str, 100, "%F %T", time); /* 2020-07-01 02:16:51 */
// strftime(str, 100, "%m-%d %H:%M", time); /* 06-30 22:16 */
printf("%s\\r\\n", str);
while(1)
{
;
}
}
运行结果：
2.3 北京时间转Unix时间戳
给定北京时间：2020-06-24 01:16:51，输出时间戳1592932611，北京时间先转为UTC8时间戳，再去掉8个小时，转为标准的UNIX时间戳。
#include "time.h"
.....
int main(void)
{
struct tm time;
time_t timestamp;
/* 2020-6-25 19:11:50 */
uint16_t str[6] = {2020, 6, 25, 19, 11, 50};
uart_init(115200); /*printf通过串口输出*/
time.tm_year = str[0] - 1900; /* 年份修正 */
time.tm_mon = str[1] - 1; /* 月份修正 */
time.tm_mday = str[2];
time.tm_hour = str[3];
time.tm_min = str[4];
time.tm_sec = str[5];
/* 去掉北京时间8个小时 */
timestamp = mktime(&time) - 8*60*60;
/*1593083510 = 2020-6-25 19:11:50*/
printf("%d\\r\\n", timestamp);
while(1)
{
;
}
}
2.4 写成函数和调用示例
#include "usart.h"
#include "time.h"
/* 定义结构体，时间为北京时间格式 */
typedef struct{
uint16_t year;
uint8_t month;
uint8_t day;
uint8_t hour;
uint8_t minute;
uint8_t second;
}bj_time;
bj_time timestamp_to_bj_time(time_t timestamp);
time_t bj_time_to_timestamp(bj_time time);
int main(void)
{
time_t timestamp;
bj_time time;
uart_init(115200);
timestamp = 1593083510;
printf("%d\\r\\n", timestamp);
/* 时间戳转北京时间 */
time = timestamp_to_bj_time(timestamp);
/* 2020-6-25 19:11:50 */
printf("%d-%d-%d %d:%d:%d\\r\\n",
time.year, time.month, time.day, time.hour, time.minute, time.second);
/* 北京时间转时间戳 */
timestamp = bj_time_to_timestamp(time);
printf("%d\\r\\n", timestamp);
while(1)
{
;
}
}
bj_time timestamp_to_bj_time(time_t timestamp)
{
bj_time time;
struct tm *t;
/* 加上8个小时 */
timestamp += 8*60*60;
t = localtime(×tamp);
/* 日期修正 */
time.year = t->tm_year + 1900;
time.month = t->tm_mon + 1;
time.day = t->tm_mday;
time.hour = t->tm_hour;
time.minute = t->tm_min;
time.second = t->tm_sec;
return time;
}
time_t bj_time_to_timestamp(bj_time time)
{
struct tm t;
time_t timestamp = 0;
/* 日期修正 */
t.tm_year = time.year - 1900;
t.tm_mon = time.month - 1;
t.tm_mday = time.day;
t.tm_hour = time.hour;
t.tm_min = time.minute;
t.tm_sec = time.second;
timestamp = mktime(&t) - 8*60*60;
return timestamp;
}
运行结果：
三、用C实现转化，并根据根据蔡勒公式计算星期几
3.1 蔡勒公式
数学家蔡勒（Zeller）推算出了这个公式，使用这个公式随便给出一个日期，就可以计算出是星期几。
W = [C / 4] - 2C + y + [y / 4] + [13 * (M + 1) / 5] + d - 1
或者是:w = y + [y / 4] + [c / 4] - 2c + [26(m + 1) / 10] + d - 1
公式中的符号含义如下：
w： 星期； w对7取模得：0-星期日，1-星期一，2-星期二，3-星期三，4-星期四，5-星期五，6-星期六
c： 世纪-1（前两位数）
y： 年（后两位数）
m： 月（m大于等于3，小于等于14，即在蔡勒公式中，某年的1、2月要看作上一年的13、14月来计算，比如2003年1月1日要看作2002年的13月1日来计算）
d： 日 [ ]代表取整，即只要整数部分。
下面以中华人民共和国成立100周年纪念日那天（2049年10月1日）来计算是星期几，过程如下：
w = y + [y / 4] + [c / 4] - 2c + [26(m + 1） / 10] + d - 1
= 49 + [49 / 4] + [20 / 4] - 2 × 20 + [26 × （10 + 1） / 10] + 1 - 1
= 49 + [12.25] + 5 - 40 + [28.6]
= 49 + 12 + 5 - 40 + 28
= 54 （除以7余5）
即2049年10月1日（100周年国庆）是星期五。
再比如计算2006年4月4日，过程如下：
w = y + [y / 4] + [c / 4] - 2c + [26(m + 1） / 10] + d - 1
= 6 + [6 / 4] + [20 / 4] - 2 * 20 + [26 * （4 + 1） / 10] + 4 - 1
= -12 （除以7余5，注意对负数的取模运算！实际上应该是星期二而不是星期五)
不过要注意的是，蔡勒公式只适合于1582年（明朝万历十年）10月15日之后的情形。
3.2 具体实现
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>
#define UTC_BASE_YEAR 1970
#define MONTH_PER_YEAR 12
#define DAY_PER_YEAR 365
#define SEC_PER_DAY 86400
#define SEC_PER_HOUR 3600
#define SEC_PER_MIN 60
/* 每个月的天数 */
const unsigned char g_day_per_mon[MONTH_PER_YEAR] = {31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31};
/* 自定义的时间结构体 */
typedef struct
{
unsigned short nYear;
unsigned char nMonth;
unsigned char nDay;
unsigned char nHour;
unsigned char nMin;
unsigned char nSec;
unsigned char DayIndex; /* 0 = Sunday */
} mytime_struct;
/*
* 功能：
* 判断是否是闰年
* 参数：
* year：需要判断的年份数
*
* 返回值：
* 闰年返回1，否则返回0
*/
unsigned char applib_dt_is_leap_year(unsigned short year)
{
/*----------------------------------------------------------------*/
/* Local Variables */
/*----------------------------------------------------------------*/
/*----------------------------------------------------------------*/
/* Code Body */
/*----------------------------------------------------------------*/
if ((year % 400) == 0) {
return 1;
} else if ((year % 100) == 0) {
return 0;
} else if ((year % 4) == 0) {
return 1;
} else {
return 0;
}
}
/*
* 功能：
* 得到每个月有多少天
* 参数：
* month：需要得到天数的月份数
* year：该月所对应的年份数
*
* 返回值：
* 该月有多少天
*
*/
unsigned char applib_dt_last_day_of_mon(unsigned char month, unsigned short year)
{
/*----------------------------------------------------------------*/
/* Local Variables */
/*----------------------------------------------------------------*/
/*----------------------------------------------------------------*/
/* Code Body */
/*----------------------------------------------------------------*/
if ((month == 0) || (month > 12)) {
return g_day_per_mon[1] + applib_dt_is_leap_year(year);
}
if (month != 2) {
return g_day_per_mon[month - 1];
} else {
return g_day_per_mon[1] + applib_dt_is_leap_year(year);
}
}
/*
* 功能：
* 根据给定的日期得到对应的星期
* 参数：
* year：给定的年份
* month：给定的月份
* day：给定的天数
*
* 返回值：
* 对应的星期数，0 - 星期天 ... 6 - 星期六
*/
unsigned char applib_dt_dayindex(unsigned short year, unsigned char month, unsigned char day)
{
char century_code, year_code, month_code, day_code;
int week = 0;
century_code = year_code = month_code = day_code = 0;
if (month == 1 || month == 2) {
century_code = (year - 1) / 100;
year_code = (year - 1) % 100;
month_code = month + 12;
day_code = day;
} else {
century_code = year / 100;
year_code = year % 100;
month_code = month;
day_code = day;
}
/* 根据蔡勒公式计算星期 */
week = year_code + year_code / 4 + century_code / 4 - 2 * century_code + 26 * ( month_code + 1 ) / 10 + day_code - 1;
week = week > 0 ? (week % 7) : ((week % 7) + 7);
return week;
}
/*
* 功能：
* 根据UTC时间戳得到对应的日期
* 参数：
* utc_sec：给定的UTC时间戳
* result：计算出的结果
* daylightSaving：是否是夏令时
*
* 返回值：
* 无
*/
void utc_sec_2_mytime(unsigned int utc_sec, mytime_struct *result, bool daylightSaving)
{
/*----------------------------------------------------------------*/
/* Local Variables */
/*----------------------------------------------------------------*/
int sec, day;
unsigned short y;
unsigned char m;
unsigned short d;
unsigned char dst;
/*----------------------------------------------------------------*/
/* Code Body */
/*----------------------------------------------------------------*/
if (daylightSaving) {
utc_sec += SEC_PER_HOUR;
}
/* hour, min, sec */
/* hour */
sec = utc_sec % SEC_PER_DAY;
result->nHour = sec / SEC_PER_HOUR;
/* min */
sec %= SEC_PER_HOUR;
result->nMin = sec / SEC_PER_MIN;
/* sec */
result->nSec = sec % SEC_PER_MIN;
/* year, month, day */
/* year */
/* year */
day = utc_sec / SEC_PER_DAY;
for (y = UTC_BASE_YEAR; day > 0; y++) {
d = (DAY_PER_YEAR + applib_dt_is_leap_year(y));
if (day >= d)
{
day -= d;
}
else
{
break;
}
}
result->nYear = y;
for (m = 1; m < MONTH_PER_YEAR; m++) {
d = applib_dt_last_day_of_mon(m, y);
if (day >= d) {
day -= d;
} else {
break;
}
}
result->nMonth = m;
result->nDay = (unsigned char) (day + 1);
/* 根据给定的日期得到对应的星期 */
result->DayIndex = applib_dt_dayindex(result->nYear, result->nMonth, result->nDay);
}
/*
* 功能：
* 根据时间计算出UTC时间戳
* 参数：
* currTime：给定的时间
* daylightSaving：是否是夏令时
*
* 返回值：
* UTC时间戳
*/
unsigned int mytime_2_utc_sec(mytime_struct *currTime, bool daylightSaving)
{
/*----------------------------------------------------------------*/
/* Local Variables */
/*----------------------------------------------------------------*/
unsigned short i;
unsigned int no_of_days = 0;
int utc_time;
unsigned char dst;
/*----------------------------------------------------------------*/
/* Code Body */
/*----------------------------------------------------------------*/
if (currTime->nYear < UTC_BASE_YEAR) {
return 0;
}
/* year */
for (i = UTC_BASE_YEAR; i < currTime->nYear; i++) {
no_of_days += (DAY_PER_YEAR + applib_dt_is_leap_year(i));
}
/* month */
for (i = 1; i < currTime->nMonth; i++) {
no_of_days += applib_dt_last_day_of_mon((unsigned char) i, currTime->nYear);
}
/* day */
no_of_days += (currTime->nDay - 1);
/* sec */
utc_time = (unsigned int) no_of_days * SEC_PER_DAY + (unsigned int) (currTime->nHour * SEC_PER_HOUR +
currTime->nMin * SEC_PER_MIN + currTime->nSec);
if (dst && daylightSaving) {
utc_time -= SEC_PER_HOUR;
}
return utc_time;
}
int main(int argc以上是关于C语言应用——Unix时间戳和北京时间的相互转换的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
Python time和datetime时间戳和时间字符串相互转换