C標準庫源碼解剖(7)：日期與時間函數time.h

2024-07-10 13:27:17

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日期與時間函數在time.h中，主要表示處理器時鐘的clock_t類型、表示時間的time_t類型、時鐘每秒滴答數CLOCKS_PER_SEC、描述日歷時間的struct tm結構、函數clock、time、asctime、ctime、gmtime、localtime、mktime、difftime、strftime、wcsftime(寬字符版本)，其他的都是非標準擴展。
1、time.h：類型clock_t, time_t的定義，宏CLOCKS_PER_SEC，struct tm結構包括秒數、分鐘數、小時數、日期數、月份、年份（從1900年算起）、星期、是當年的第幾天、夏時制標志共9個成員。

[cpp] view plaincopy							
			/* ISO C99 Standard: 7.23 日期和時間 <time.h> */  
			#ifndef _TIME_H  
			#if (! defined __need_time_t && !defined __need_clock_t && /  
			     ! defined __need_timespec)  
			# define _TIME_H    1  
			# include <features.h>  
			__BEGIN_DECLS  
			#endif  
			#ifdef  _TIME_H  
			/* 從<stddef.h>中獲得size_t和NULL  */  
			# define __need_size_t  
			# define __need_NULL  
			# include <stddef.h>  
			/* 這里定義常量CLOCKS_PER_SEC，為處理器每秒的時鐘滴答數  */  
			# include <bits/time.h>  
			/* 這里是針對一同常量的過時的POSIX.1-1988中的宏名  */  
			# if !defined __STRICT_ANSI__ && !defined __USE_XOPEN2K  
			#  ifndef CLK_TCK  
			#   define CLK_TCK  CLOCKS_PER_SEC  
			#  endif  
			# endif  
			#endif /* <time.h> included  */  
			#if !defined __clock_t_defined && (defined _TIME_H || defined __need_clock_t)  
			# define __clock_t_defined  1  
			# include <bits/types.h>  
			__BEGIN_NAMESPACE_STD  
			typedef __clock_t clock_t;   /* 定義處理器時鐘類型，clock函數返回該類型 */  
			__END_NAMESPACE_STD  
			#if defined __USE_XOPEN || defined __USE_POSIX || defined __USE_MISC  
			__USING_NAMESPACE_STD(clock_t)  
			#endif  
			#endif /* clock_t沒有定義，且<time.h>有可能需要clock_t  */  
			#undef  __need_clock_t  
			#if !defined __time_t_defined && (defined _TIME_H || defined __need_time_t)  
			# define __time_t_defined   1  
			# include <bits/types.h>  
			__BEGIN_NAMESPACE_STD  
			typedef __time_t time_t;   /* 定義時間類型，是一個整數類型，time函數返回該類型 */  
			__END_NAMESPACE_STD  
			#if defined __USE_POSIX || defined __USE_MISC || defined __USE_SVID  
			__USING_NAMESPACE_STD(time_t)  
			#endif  
			#endif /* time_t沒有定義，且<time.h>有可能需要time_t */  
			#undef  __need_time_t  
			#if !defined __clockid_t_defined && /  
			   ((defined _TIME_H && defined __USE_POSIX199309) || defined __need_clockid_t)  
			# define __clockid_t_defined    1  
			# include <bits/types.h>  
			typedef __clockid_t clockid_t; /* 定義表示時鐘ID的類型，clock和timer函數中會用到它 */  
			#endif /* clockid_t沒有定義，且<time.h>有可能需要clockid_t  */  
			#undef  __clockid_time_t  
			#if !defined __timer_t_defined && /  
			    ((defined _TIME_H && defined __USE_POSIX199309) || defined __need_timer_t)  
			# define __timer_t_defined  1  
			# include <bits/types.h>  
			typedef __timer_t timer_t;  /* 定義表示時間ID的類型，time_create函數會用到它 */  
			#endif /* timer_t沒有，且<time.h>有可能需要timer_t  */  
			#undef  __need_timer_t  
			#if !defined __timespec_defined &&              /  
			    ((defined _TIME_H &&                    /  
			      (defined __USE_POSIX199309 || defined __USE_MISC)) || /  
			      defined __need_timespec)  
			# define __timespec_defined 1  
			# include <bits/types.h>  /* 這里為我們定義__time_t  */  
			/* POSIX.1b中表示時間值的結構，這類似于struct timeval，但使用納秒而不是微秒 */  
			struct timespec  
			  {  
			    __time_t tv_sec;        /* 秒數  */  
			    long int tv_nsec;       /* 納秒數  */  
			  };  
			#endif /* timespec沒有定義，且<time.h>有可能需要timespec */  
			#undef  __need_timespec  
			#ifdef  _TIME_H  
			__BEGIN_NAMESPACE_STD  
			/* 被其他時間函數使用的tm結構  */  
			struct tm  
			{  
			  int tm_sec;           /* 秒數   [0-60] (允許最多1個閏秒) */  
			  int tm_min;           /* 分鐘數  [0-59] */  
			  int tm_hour;          /* 小時數  [0-23] */  
			  int tm_mday;          /* 日期   [1-31] */  
			  int tm_mon;           /* 月份   [0-11] */  
			  int tm_year;          /* 從1900年起的年份數  - 1900.  */  
			  int tm_wday;          /* 星期   [0-6] */  
			  int tm_yday;          /* 從1月1日算起的天數 [0-365]   */  
			  int tm_isdst;         /* 夏時制標志，1夏時制，0非夏時制，-1不確定 [-1/0/1]*/  
			#ifdef  __USE_BSD  
			  long int tm_gmtoff;       /* UTC以東的秒數  */  
			  __const char *tm_zone;    /* 時區縮寫  */  
			#else  
			  long int __tm_gmtoff;     /* UTC以東的秒數  */  
			  __const char *__tm_zone;  /* 時區縮寫  */  
			#endif  
			};  
			__END_NAMESPACE_STD  
			#if defined __USE_XOPEN || defined __USE_POSIX || defined __USE_MISC  
			__USING_NAMESPACE_STD(tm)  
			#endif  
			#ifdef __USE_POSIX199309  
			/* POSIX.1b中表示時間初始值和時間間隔的結構  */  
			struct itimerspec  
			  {  
			    struct timespec it_interval;  
			    struct timespec it_value;  
			  };  
			/* 我們可以使用一個簡單的前向聲明  */  
			struct sigevent;  
			#endif  /* POSIX.1b */  
			#ifdef __USE_XOPEN2K  
			# ifndef __pid_t_defined  
			typedef __pid_t pid_t;  
			#  define __pid_t_defined  
			# endif  
			#endif  
			__BEGIN_NAMESPACE_STD  
			/* 程序到目前為止的使用時間（用戶時間+系統時間） 
			   返回的結果/ClOCKS_PER_SEC即為程序運行的時間（單位為秒） */  
			extern clock_t clock (void) __THROW;  
			/* 返回當前日歷時間，保存到TIMER中，如果TIMER不為NULL的話  */  
			extern time_t time (time_t *__timer) __THROW;  
			/* 返回兩個時間TIME1和TIME0的差值（秒數）  */  
			extern double difftime (time_t __time1, time_t __time0)  
			     __THROW __attribute__ ((__const__));  
			/* 返回TP的time_t表示，并且對TP進行規格化  */  
			extern time_t mktime (struct tm *__tp) __THROW;  
			/* 根據控制串FORMAT對TP進行格式化，并保存到S中，最多寫入MAXSIZE個字符到S中，并返回 
			    寫入的字符數，如果字符串長超過MAXSIZE，則返回0 */  
			extern size_t strftime (char *__restrict __s, size_t __maxsize,  
			            __const char *__restrict __format,  
			            __const struct tm *__restrict __tp) __THROW;  
			__END_NAMESPACE_STD  
			# ifdef __USE_XOPEN  
			/* 根據FORMAT解析S，把二進制的時間信息保存到TP中。返回值為指向S中第一個未 
			    解析的字符的指針 */  
			extern char *strptime (__const char *__restrict __s,  
			               __const char *__restrict __fmt, struct tm *__tp)  
			     __THROW;  
			# endif  
			# ifdef __USE_GNU  
			/* 與上面兩個函數類似，但從提供的區域設置中獲取信息，而不是用全局的區域設置 */  
			# include <xlocale.h>  
			extern size_t strftime_l (char *__restrict __s, size_t __maxsize,  
			              __const char *__restrict __format,  
			              __const struct tm *__restrict __tp,  
			              __locale_t __loc) __THROW;  
			extern char *strptime_l (__const char *__restrict __s,  
			             __const char *__restrict __fmt, struct tm *__tp,  
			             __locale_t __loc) __THROW;  
			# endif  
			__BEGIN_NAMESPACE_STD  
			/* 返回TIMER的struct tm表示（為格林尼治標準時間UTC） */  
			extern struct tm *gmtime (__const time_t *__timer) __THROW;  
			/* 返回TIMER的struct tm表示（為本地時間） */  
			extern struct tm *localtime (__const time_t *__timer) __THROW;  
			__END_NAMESPACE_STD  
			# if defined __USE_POSIX || defined __USE_MISC  
			/* 返回TIMER的struct tm表示（為格林尼治標準時間UTC）， 
			    使用TP來存放結果 */  
			extern struct tm *gmtime_r (__const time_t *__restrict __timer,  
			                struct tm *__restrict __tp) __THROW;  
			/* 返回TIMER的struct tm表示（為本地時間），使用 
			    TP來存放結果 */  
			extern struct tm *localtime_r (__const time_t *__restrict __timer,  
			                   struct tm *__restrict __tp) __THROW;  
			# endif /* POSIX or misc */  
			__BEGIN_NAMESPACE_STD  
			/* 返回TP的可打印日期與時間字符串，格式為"Day Mon dd hh:mm:ss yyyy/n" */  
			extern char *asctime (__const struct tm *__tp) __THROW;  
			/* 等價于asctime(localtime (timer))  */  
			extern char *ctime (__const time_t *__timer) __THROW;  
			__END_NAMESPACE_STD  
			# if defined __USE_POSIX || defined __USE_MISC  
			/* 上述函數的可重入版本 */  
			/* 返回TP的可打印日期與時間字符串，格式為"Day Mon dd hh:mm:ss yyyy/n"， 
			    存放在BUF中 */  
			extern char *asctime_r (__const struct tm *__restrict __tp,  
			            char *__restrict __buf) __THROW;  
			/* 等價于asctime_r(localtime_r(timer, *TMP*), buf)  */  
			extern char *ctime_r (__const time_t *__restrict __timer,  
			              char *__restrict __buf) __THROW;  
			# endif /* POSIX or misc */  
			/* 在localtime.c中已經定義了  */  
			extern char *__tzname[2];   /* 當前時區名稱  */  
			extern int __daylight;      /* 如果夏時制在使用的話  */  
			extern long int __timezone; /* UTC以西的秒數  */  
			/* 下面是其他的一些擴展函數 */  
			__END_DECLS  
			#endif /* <time.h> included.  */  
			#endif /* <time.h> not already included.  */  

2、clock函數：返回處理器時間的近似值，用clock_t類型表示，通常以微秒為單位。標準C的clock函數只是處理了一下調用出錯時的情況(返回-1并轉換成clock_t類型)。真正的實現使用的是Linux的clock函數，標準C的clock函數被直接映射到了Linux的clock函數。

[cpp] view plaincopy							
			/* clock.c：clock函數的實現 */  
			#include <sys/times.h>  
			#include <time.h>  
			#include <errno.h>  
			/* 返回程序到目前為止的使用時間（用戶時間+系統時間）  */  
			clock_t  
			clock ()  
			{  
			  __set_errno (ENOSYS);  
			  return (clock_t) -1;  
			}  
			stub_warning (clock)  
			#include <stub-tag.h>  

3、time函數：返回當前日歷時間，用time_t類型表示。time函數與上面的clock函數類似，直接使用Linux的time函數實現（獨自地處理了調用出錯時的情況，即返回-1并轉換成time_t類型）。

[cpp] view plaincopy							
			/* time.c：time函數的實現  */  
			#include <errno.h>  
			#include <time.h>  
			/* 返回當前日歷時間，保存到TIMER中，如果TIMER不為NULL的話  */  
			time_t  
			time (timer)  
			     time_t *timer;  
			{  
			  __set_errno (ENOSYS);  
			  if (timer != NULL)  
			    *timer = (time_t) -1;  
			  return (time_t) -1;  
			}  
			libc_hidden_def (time)  
			stub_warning (time)  
			#include <stub-tag.h>  