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Windows中的时间(SYSTEMTIME和FILETIME)&CRT中的时间(time_t和tm)

2013-08-09 17:31 561 查看
/article/8323070.html

/article/8323069.html

时间处理时实际项目中经常碰到的问题,这里介绍最常用的时间处理函数。

首先介绍基本的时间概念。时间一般分为两种,一种是本地时间(Local Time),一种是协调世界时间(Coordinated Universal Time ,UTC),也就是传说中的格林威治时间。本地时间与UTC时间之间的差即为时差,比如,北京时间(东八区)比UTC时间晚8个小时。

C运行库中处理时间的函数主要是这四个:

[cpp]
view plaincopyprint?

time_t time(
time_t *timer);

time_t类型为32位或64位整型,具体类型由编译系统决定。此函数用来获得从1970年1月1日子夜(这个时刻在不同的CRT实现中可能会不一样)到当前时刻以来所流逝的时间,以秒为单位。这个时间差叫做日历时间(Calendar Time )。

这是当然让我困惑的地方:这个特殊的时刻——1970年1月1日零时零分零秒——是指本地时间呢,还是UTC时间呢?我认为是本地时间,也就是各个时区自己的1970年1月1日零时零分零秒。可以设想这样一种情况,如果全球24时区各有一台电脑,都依次在自己所在时区的本地时间1970年1月1日零时1分零秒调用time函数,那么返回值都是60。注意,这里是依次调用(事实上是每隔1小时),而不是想象中的同时调用,这是因为相邻时区的同一本地时间,总是相差1小时。

当然,time_t型的时间方便计算机处理,但普通用户无法理解这种数字。所以我们通常需要将time_t型时间转换成我们平常所见的年月日形式。CRT中为此定义了tm结构。

[cpp]
view plaincopyprint?

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 */
};

注释中已详细解释了各个字段的用法。显然这个结构中的字段对用户更有意义。我们通常用localtime_s函数将time_t时间转换为tm时间。

[cpp]
view plaincopyprint?

errno_t localtime_s(
struct tm* _tm,
const time_t *time);

其中第二个参数为传入的time_t时间,第一个参数为返回的tm时间。由函数名可看出,返回的tm时间表示的是本地时间。当然,我们有时候也需要获得对应的UTC时间,这时我们需要gmtime函数。

[cpp]
view plaincopyprint?

errno_t gmtime_s(
struct tm* _tm,
const time_t* time);

后面我们会看到两者的区别。

我们知道了如何将time_t时间转换为tm时间。同样,我们会需要将tm表示的时间转换为time_t时间。这时我们需要mktime函数。

[cpp]
view plaincopyprint?

time_t mktime(

struct tm *timeptr);

此函数返回从"特殊时刻"到参数表示的时刻之间流逝的日历时间。另外还有个很好用的特性,就是它能修正传进来的tm结构中各字段的取值范围。比如,如果你将tm.tm_mon设为1,tm.tm_day设为33,然后以其为参数调用mktime函数,此函数会将tm.tm_mon修正为2,tm.tm_day修正为2。具体用法参照MSDN。

我们来分析下面示例代码:

[cpp]
view plaincopyprint?

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>

int main()
{
struct tm tmLocal, tmUTC;
time_t tNow;

//Get current calendar time
time(&tNow);
printf("Time Now from time(): %llu/n", tNow);
//Get current local time

localtime_s(&tmLocal, &tNow);
printf("Local Time(YYYY-MM-DD HH:MM:SS): %d-%d-%d %d:%d:%d/n", tmLocal.tm_year + 1900, tmLocal.tm_mon,
tmLocal.tm_mday, tmLocal.tm_hour, tmLocal.tm_min, tmLocal.tm_sec);

//Get UTC time corresponding to current local time, and tmLocal.tm_hour - tmUTC.tm_hour = 8
gmtime_s(&tmUTC, &tNow);
printf("UTC Time (YYYY-MM-DD HH:MM:SS): %d-%d-%d %d:%d:%d/n", tmUTC.tm_year + 1900, tmUTC.tm_mon,
tmUTC.tm_mday, tmUTC.tm_hour, tmUTC.tm_min, tmUTC.tm_sec);
//convert tmLocal to calendar time
tNow = mktime(&tmLocal);
printf("Time Now from mktime(): %llu/n", tNow);

return EXIT_SUCCESS;
}

输出结果如下:



上面代码中,11行time函数获得从"特殊时刻"到当前时刻的日历时间,如输出结果中的第一行显示的1267192581秒。

14行localtime_s函数将日历时间转换为本地tm时间,如输出结果第二行。

18行gmtime_s函数将将日历时间转换为对应的UTC的tm时间,如输出结果第三行显示。很容易看出,第二,三行输出的时间相差8小时,因为我在东八区。如果你修改自己电脑的时区(在控制面板的Date and Time中修改),再运行此程序,比较两次的运行结果,你就可以更好的理解了。

22行mktime函数将tm时间转换为日历时间,输出结果中第四行显示的结果与第一行一样,这是必须的。。。

//-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

上文中介绍了C运行库中的时间处理函数。这一篇介绍Windows SDk中提供的时间函数。两种时间系统之间没有本质区别(事实上CRT时间是用Windows时间实现的,当然这是说的VC实现),同样提供本地时间和UTC时间之间的转换。不过CRT中的tm时间在SDK中对应为系统时间(SYSTEMTIME),CRT中的time_t时间在SDK中对应的为文件时间(FILETIME),那个"特殊时刻"也变成1601年1月1日的子夜。

当然,首先要弄清楚FILETIME与SYSTEMTIME定义。

[cpp]
view plaincopyprint?

typedef struct _FILETIME {
DWORD dwLowDateTime;

DWORD dwHighDateTime;
} FILETIME, *PFILETIME;
typedef struct _SYSTEMTIME {
WORD wYear;
WORD wMonth;

WORD wDayOfWeek;
WORD wDay;

WORD wHour;
WORD wMinute;

WORD wSecond;
WORD wMilliseconds;
} SYSTEMTIME, *PSYSTEMTIME;

比较一下,很明显,FILETIME与time_t类似,是64位整型,不过FILETIME是以100纳秒(ns)为单位。SYSTEMTIME与tm类似,不过多了一项wMilliseconds。可以看出,SDK时间比CRT的时间提供了更高的精度。同时SDK提供了更丰富的函数来处理时间。

[c-sharp]
view plaincopyprint?

void GetSystemTime(

LPSYSTEMTIME lpSystemTime);
void GetLocalTime(
LPSYSTEMTIME lpSystemTime);

这两个函数获得SYSTEMTIME形式的当前时间,不过GetSystemTime函数获得当前的UTC时间,GetLocalTime获得当前的本地时间,可以想象,获得的两个时间存在着时差。类似于CRT中提供tm与time_t之间的转换,SDK也提供了两个函数来转换SYSTEMTIME时间与FILETIME时间。

[cpp]
view plaincopyprint?

BOOL SystemTimeToFileTime(
const SYSTEMTIME* lpSystemTime,
LPFILETIME lpFileTime);
BOOL FileTimeToSystemTime(

const FILETIME* lpFileTime,
LPSYSTEMTIME lpSystemTime);

函数命名很self-explanatory,就不用多说了吧。

SDK还提供了两个很有趣的函数。

[cpp]
view plaincopyprint?

BOOL LocalFileTimeToFileTime(
const FILETIME* lpLocalFileTime,
LPFILETIME lpFileTime);
BOOL FileTimeToLocalFileTime(
const FILETIME* lpFileTime,
LPFILETIME lpLocalFileTime);

LocalFileTimeToFileTime函数将本地的FILETIME时间转换为对应的UTC的FILETIME时间。我觉得,这个函数只是通过将本地时间减去与UTC时间的时间差来实现转换,比如在东八区的本地时间转换为对应的UTC时间,只需要将本地时间减去8*60*60*1000*1000*10(单位100ns)。类似,FileTimeToLocalFileTime函数是将UTC时间转换为本地时间,它只是将减去时间差换成加上时间差。

了解了这些功能,让我们用代码说话吧。

[cpp]
view plaincopyprint?

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>

#include <windows.h>

int main()

{
SYSTEMTIME stLocal, stUTC, stUTC2;
FILETIME ftLocal, ftUTC, ft;
ULARGE_INTEGER uli;

GetLocalTime(&stLocal);
GetSystemTime(&stUTC);
printf("Local System Time(YYYY-MM-DD HH:MM:SS): %d-%d-%d %d:%d:%d/n", stLocal.wYear, stLocal.wMonth,
stLocal.wDay, stLocal.wHour, stLocal.wMinute, stLocal.wSecond);

printf("UTC System Time (YYYY-MM-DD HH:MM:SS): %d-%d-%d %d:%d:%d/n", stUTC.wYear, stUTC.wMonth,
stUTC.wDay, stUTC.wHour, stUTC.wMinute, stUTC.wSecond);

SystemTimeToFileTime(&stLocal, &ftLocal);
uli.LowPart = ftLocal.dwLowDateTime;
uli.HighPart = ftLocal.dwHighDateTime;
printf("Local File Time: %llu/n", uli.QuadPart);

LocalFileTimeToFileTime(&ftLocal, &ftUTC);
uli.LowPart = ftUTC.dwLowDateTime;
uli.HighPart = ftUTC.dwHighDateTime;
printf("UTC File Time: %llu/n", uli.QuadPart);

FileTimeToSystemTime(&ftUTC, &stUTC2);
printf("UTC System Time2 (YYYY-MM-DD HH:MM:SS): %d-%d-%d %d:%d:%d/n", stUTC2.wYear, stUTC2.wMonth,
stUTC2.wDay, stUTC2.wHour, stUTC2.wMinute, stUTC2.wSecond);

return EXIT_SUCCESS;
}

程序输出结果如下:



代码13行GetLocalTime函数获得当前的本地SYSTEMTIME时间,14行获得对应的UTC的SYSTEMTIME时间,如输出结果前两行所显示,两者相差8小时(凌晨还在写博客,表扬下自己。。。)。

20行SystemTimeToFileTime函数将本地SYSTEMTIME时间转换为方便计算的本地FILETIME形式时间,如输出结果第三行所显示。

25行LocalFileTimeToFileTime函数将本地FileTime时间转换为对应的UTC的FILETIME时间,如输出结果第四行所显示。就像前面介绍的,如果你将输出结果第三,四两行所显示的数字相减,并除以10*1000*1000*60*60,你将会得出8,你可以算下试试,记住FILETIME是以100纳秒为单位的。

最后30行FileTimeToSystemTime将FILETIME时间转换为SYSTEMTIME时间。可以看出输出结果中第五行与第二行相同,这是必须的,因为两者都是当前本地时间对应的UTC时间。
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