【Linux基础】Linux中的时区和时间

待我称王封你为后i 2023-10-03 23:21 20阅读 0赞

## 基本概念 ##

首先介绍Linux中会用到的时间概念：

**UTC**：Universal Time Coordinated，协调世界时，又称世界统一时间，世界标准时间，国际协调时间。它是一个与时区相关的时间，目前将世界时区分为24个。UTC跟GMT（Greenwich Mean Time，格林威治时间）一致，因为格林威治位于0时区，UTC时间即是0时区的时间。中国位于东八区，所以对应的时间是UTC时间加8小时，即UTC+8，也称为CST（China Standard Time）。UTC倾向于跟标准相关的时间。

**RTC**：Real Time Clock，实时时钟。RTC和UTC不是一个概念上的时间，RTC通常指的是硬件系统中的一个计时芯片，它将时间保存在CMOS（可以认为是一种非易失介质）中，而CMOS通过电池可以保持数据不丢失，因此在系统没有上电的情况下（RTC由电池供电）也还会正常更新时间。操作系统启动时会查看这个时间，也可以同步这个时间。RTC倾向于跟硬件相关的时间。

**时间戳**：指的是从当前时间到某个标准时间点经历的秒数，这里的标准时间点通常是指1970年1月1日0时0分0秒，这个时间点也被称为Epoch。时间戳是一个相对的时间值，倾向于跟软件相关。

## Linux下查看时间 ##

Linux可以通过命令查看上述的时间，下面是在Ubuntu18.04（本文后续所有内容都在该版本下做测试）中执行的结果：

1.  首先是获取本地时间：

root@ubuntu:~# date
    2023年 01月 07日 星期六 23:18:21 CST

这里的CST表示的就是前面提到的China Standard Time，就是东八区时间，也是我所在地的时间。

通过增加`-u`参数可以查看UTC时间：

root@ubuntu:~# date -u
    2023年 01月 07日 星期六 15:19:28 UTC

可以看到这里的后缀已经从CST变成了UTC时间。因为UTC是标准时间，所以一般的Linux命令都可以获取到它。

另外date命令也可以查看时间戳：

root@ubuntu:~# date +%s
    1673106588

注意时间戳是没有时区概念的，它只是从1970年1月1日0时0分0秒到当前时间的秒数。

1.  之后查看RCT时间，它主要通过hwclcok命令来完成：

root@ubuntu:~# hwclock
    2023-01-07 23:20:37.664556+0800
    root@ubuntu:~# hwclock -l
    2023-01-07 15:20:46.242465+0800
    root@ubuntu:~# hwclock -u
    2023-01-07 23:20:59.633316+0800

注意上述的3条命令，对比date命令中的`-u`参数，得到的结果可能会让人误解。因为hwclock以及加上`-u`参数，得到的都是本地时间，而加上`-l`（表示localtime）得到的才是真的RTC时间。

查看hwclock命令的参数说明：

Options:
     -u, --utc            the RTC timescale is UTC
     -l, --localtime      the RTC timescale is Local

实际上这里的`-u`表示的是假设RTC里面保存的是UTC时间，那么本地时间就应该要增加8个小时（因为我在东八区），而`-l`表示的是假设当前RTC时间就是本地时间，所以就直接显示出来了，这句话还隐含着一个意思就是RTC时间就是2023-01-07 15:20:46.242465+0800。这个可以通过增加`--debug`参数看到进一步的内容：

root@ubuntu:~# hwclock --debug
    hwclock from util-linux 2.31.1
    System Time: 1673105261.476314
    Trying to open: /dev/rtc0
    Using the rtc interface to the clock.
    Assuming hardware clock is kept in UTC time.	# 注意这里假设RTC中保存的是UTC时间
    Waiting for clock tick...
    ...got clock tick
    Time read from Hardware Clock: 2023/01/07 15:27:42
    Hw clock time : 2023/01/07 15:27:42 = 1673105262 seconds since 1969
    Time since last adjustment is 1673105262 seconds
    Calculated Hardware Clock drift is 0.000000 seconds
    2023-01-07 23:27:41.040147+0800

注意这里有一句`Assuming hardware clock is kept in UTC time.`，也就是前面说的假设RTC里面保存的是UTC时间。如果加上`-l`参数，显示的DEBUG信息是：

root@ubuntu:~# hwclock -l --debug
    hwclock from util-linux 2.31.1
    System Time: 1673106076.977518
    Trying to open: /dev/rtc0
    Using the rtc interface to the clock.
    Assuming hardware clock is kept in local time.	# 注意这里假设RTC中保存的是本地时间
    Waiting for clock tick...
    ...got clock tick
    Time read from Hardware Clock: 2023/01/07 15:41:17
    Hw clock time : 2023/01/07 15:41:17 = 1673077277 seconds since 1969
    Time since last adjustment is 1673077277 seconds
    Calculated Hardware Clock drift is 0.000000 seconds
    2023-01-07 15:41:16.539634+0800

1.  最后还有一个命令可以同时显示多个时间：

root@ubuntu:~# timedatectl 
                          Local time: 六 2023-01-07 23:42:12 CST
                      Universal time: 六 2023-01-07 15:42:12 UTC
                            RTC time: 六 2023-01-07 15:42:11
                           Time zone: Asia/Shanghai (CST, +0800)
           System clock synchronized: yes
    systemd-timesyncd.service active: yes
                     RTC in local TZ: no

这里可以看到本地时间，UTC时间，RTC时间还有时区等等内容。

本节主要介绍如何查看时间，后面会介绍具体的代码实现，比如RTC时间如何获取，如何转换成本地时间，等等。

## 时区 ##

Linux中的时区主要通过一个文件来表示，这个文件是/etc/localtime，其中包含了Linux系统的时区信息：

root@ubuntu:~# ls -al /etc/localtime 
    lrwxrwxrwx 1 root root 33 1月   7 23:20 /etc/localtime -> /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai

注意这里的/etc/localtime只是一个链接，查看被链接文件所在的目录：

root@ubuntu:~# ls /usr/share/zoneinfo/
    Africa      Cuba     GMT0         Japan              Pacific     Turkey
    America     EET      GMT-0        Kwajalein          Poland      UCT
    Antarctica  Egypt    GMT+0        leap-seconds.list  Portugal    Universal
    Arctic      Eire     Greenwich    Libya              posix       US
    Asia        EST      Hongkong     localtime          posixrules  UTC
    Atlantic    EST5EDT  HST          MET                PRC         WET
    Australia   Etc      Iceland      Mexico             PST8PDT     W-SU
    Brazil      Europe   Indian       MST                right       zone1970.tab
    Canada      Factory  Iran         MST7MDT            ROC         zone.tab
    CET         GB       iso3166.tab  Navajo             ROK         Zulu
    Chile       GB-Eire  Israel       NZ                 Singapore
    CST6CDT     GMT      Jamaica      NZ-CHAT            SystemV

这里包含了所有的时区相关的文件，这些文件被称为**ztfile**，可以在Linux查看：

![修改时区](Common.assets/修改时区.png)TZFILE(5)                 Linux Programmer's Manual                 TZFILE(5)
    
    NAME
           tzfile - timezone information
    
    DESCRIPTION
           The  timezone  information  files used by tzset(3) are typically found
           under a directory with a name like /usr/share/zoneinfo.   These  files
           begin with a 44-byte header containing the following fields:
    # 后面略

所以为了修改Linux系统的时区，只需要修改/etc/localtime链接的文件就可以了：

root@ubuntu:~# date
    2023年 01月 07日 星期六 23:54:06 CST	# 北京时间
    root@ubuntu:~# ln -sf /usr/share/zoneinfo/Asia/Tokyo /etc/localtime	# 链接到东京时间
    root@ubuntu:~# date
    2023年 01月 08日 星期日 00:54:43 JST	# 时间发生了变化

除了直接修改链接，Ubuntu还提供了额外的配置方式，这需要使用dpkg-reconfigure工具，对应的命令：

root@ubuntu:~# dpkg-reconfigure tzdata

执行命令之后会显示一个图形界面：

![在这里插入图片描述][0275f22c02064fdfa03443f96348ac74.png_pic_center]

选择对应的时区所在地点之后会直接退出，并显示如下的内容：

root@ubuntu:~# dpkg-reconfigure tzdata
    
    Current default time zone: 'Asia/Shanghai'
    Local time is now:      2023年 01月 07日 星期六 23:59:18 CST.
    Universal Time is now:  Sat Jan  7 15:59:18 UTC 2023.

表明修改已经成功，再次查看/etc/localtime：

root@ubuntu:~# ls -al /etc/localtime 
    lrwxrwxrwx 1 root root 33 1月   7 23:59 /etc/localtime -> /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai

可以看到时区已经修改回去了。

当然如果使用的是Ubuntu的图形界面，显然可以直接在设置中修改：

![在这里插入图片描述][83f16f7cc8ac45ed90d24d30e3502e47.png_pic_center]

## 代码实现 ##

### 代码下载 ###

下面介绍Linux时间命令的具体实现，为此首先需要下载对应的代码，以hwclock为例（它的代码实现中已经包含了UTC、RTC、时间戳等相关的内容，而系统调用相关的代码将在时间相关的系统调用介绍），该命令属于util-linux 2.31.1的一部分：

root@ubuntu:~# hwclock -v
    hwclock from util-linux 2.31.1

所以要下载util-linux的源码。在Ubuntu中下载源码，需要两步操作：

1.  修改/etc/apt/sources.list文件，需要取消deb-src开头语句的注释，比如：

# deb cdrom:[Ubuntu 18.04.4 LTS _Bionic Beaver_ - Release amd64 (20200203.1)]/ bionic main restricted
    
    # See http://help.ubuntu.com/community/UpgradeNotes for how to upgrade to
    # newer versions of the distribution.
    deb http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ bionic main restricted
    deb-src http://us.archive.ubuntu.com/ubuntu/ bionic main restricted	# 取消注释
    
    ## Major bug fix updates produced after the final release of the
    ## distribution.
    deb http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ bionic-updates main restricted
    deb-src http://us.archive.ubuntu.com/ubuntu/ bionic-updates main restricted	# 取消注释

修改之后执行`apt update`更新库。

1.  通过如下的命令下载源码：

root@ubuntu:/home/jw/code# apt source util-linux
    Reading package lists... Done
    NOTICE: 'util-linux' packaging is maintained in the 'Git' version control system at:
    https://salsa.debian.org/debian/util-linux.git
    Please use:
    git clone https://salsa.debian.org/debian/util-linux.git
    to retrieve the latest (possibly unreleased) updates to the package.
    Need to get 4,620 kB of source archives.
    Get:1 http://us.archive.ubuntu.com/ubuntu bionic-updates/main util-linux 2.31.1-0.4ubuntu3.7 (dsc) [4,122 B]
    Get:2 http://us.archive.ubuntu.com/ubuntu bionic-updates/main util-linux 2.31.1-0.4ubuntu3.7 (tar) [4,514 kB]
    Get:3 http://us.archive.ubuntu.com/ubuntu bionic-updates/main util-linux 2.31.1-0.4ubuntu3.7 (diff) [102 kB]
    Fetched 4,620 kB in 4s (1,115 kB/s)  
    dpkg-source: info: extracting util-linux in util-linux-2.31.1
    # 中间略
    W: Download is performed unsandboxed as root as file 'util-linux_2.31.1-0.4ubuntu3.7.dsc' couldn't be accessed by user '_apt'. - pkgAcquire::Run (13: Permission denied)

这样源码就下载到了/home/jw/code/util-linux-2.31.1目录下（有报错但是不影响代码下载）。

### hwclock ###

查看hwclock命令的实现，它位于sys-utils/hwclock.c，其主要的代码（仅以读操作为例）：

if (!ctl.noadjfile && !(ctl.systz && (ctl.utc || ctl.local_opt))) {
        
    		if ((rc = read_adjtime(&ctl, &adjtime)) != 0)
    			hwclock_exit(&ctl, rc);
    	} else
    		/* Avoid writing adjtime file if we don't have to. */
    		adjtime.dirty = 0;
    	ctl.universal = hw_clock_is_utc(&ctl, adjtime);
    	rc = manipulate_clock(&ctl, set_time, startup_time, &adjtime);

函数流程主要是：

read\_adjtime

hw\_clock\_is\_utc

manipulate\_clock

1.  `read_adjtime()`函数默认获取/etc/adjtime文件，它用来获取时间调整信息，不过Ubuntu下没有这个文件。
2.  `hw_clock_is_utc()`依赖于前面的`read_adjtime()`函数，不过由于不存在，所以传入的参数是默认的，其实现如下：

static int
    hw_clock_is_utc(const struct hwclock_control *ctl,
    		const struct adjtime adjtime)
    {
        
    	int ret;
    
    	if (ctl->utc)	// 对应-u参数
    		ret = 1;	/* --utc explicitly given on command line */
    	else if (ctl->local_opt)	// 对应-l参数
    		ret = 0;	/* --localtime explicitly given */
    	else
    		/* get info from adjtime file - default is UTC */
            // 不带参数时，通过/etc/adjtime获取值，默认是UTC值为0，而LOCAL的值是1，所以最终ret=1
    		ret = (adjtime.local_utc != LOCAL);
    	if (ctl->debug)
    		printf(_("Assuming hardware clock is kept in %s time.\n"),
    		       ret ? _("UTC") : _("local"));
    	return ret;
    }

从这里可以看出来，执行hwclock命令时，不带参数和带`-u`参数是相同的显示，这与前面执行命令的结果是一致的。该函数的返回值被赋值给如下的变量：

ctl.universal = hw_clock_is_utc(&ctl, adjtime);

这个变量在后面会使用到，而它的值，在当前的Ubuntu系统下，如果不带参数或者带了`-u`参数就是1，否则是0。

1.  `manipulate_clock()`执行了最主要的时间操作，其执行代码如下：

manipulate\_clock

read\_hardware\_clock

mktime\_tz

calculate\_adjustment

display\_time

*  `read_hardware_clock()`的实现可以参看RTC时间。
 *  `mktime_tz()`的实现如下：

static int
    mktime_tz(const struct hwclock_control *ctl, struct tm tm,
    	  time_t *systime_p)
    {
        
    	int valid;
    
    	if (ctl->universal)
    		*systime_p = timegm(&tm);
    	else
    		*systime_p = mktime(&tm);
    	if (*systime_p == -1) {
        
    		/*
    		 * This apparently (not specified in mktime() documentation)
    		 * means the 'tm' structure does not contain valid values
    		 * (however, not containing valid values does _not_ imply
    		 * mktime() returns -1).
    		 */
    		valid = 0;
    		if (ctl->debug)
    			printf(_("Invalid values in hardware clock: "
    				 "%4d/%.2d/%.2d %.2d:%.2d:%.2d\n"),
    			       tm.tm_year + 1900, tm.tm_mon + 1, tm.tm_mday,
    			       tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
    	} else {
        
    		valid = 1;
    		if (ctl->debug)
    			printf(_
    			       ("Hw clock time : %4d/%.2d/%.2d %.2d:%.2d:%.2d = "
    				"%ld seconds since 1969\n"), tm.tm_year + 1900,
    			       tm.tm_mon + 1, tm.tm_mday, tm.tm_hour, tm.tm_min,
    			       tm.tm_sec, (long)*systime_p);
    	}
    	return valid;
    }

这里关键是前面提到的`ctl->universal`，它的值来自`hw_clock_is_utc()`函数的返回值，根据不同的值会执行不同的分支函数：这里的`mktime()`是系统函数（参见mktime()），而`timegm()`的实现：

time_t timegm(struct tm *tm)
    {
        
    	const char *zone = getenv("TZ");
    	time_t ret;
    
    	setenv("TZ", "", 1);
    	tzset();
    	ret = mktime(tm);
    	if (zone)
    		setenv("TZ", zone, 1);
    	else
    		unsetenv("TZ");
    	tzset();
    	return ret;
    }

可以看到它其实也调用了`mktime()`函数，只不过在调用前后还会额外执行`tzset()`函数（它也是系统调用），来做时区相关的操作。

由于`mktime()`（参见tzset()）受到`TZ`变量的影响，而将`TZ`变量设置为空实际上就是使用UTC时间，所以最终这里得到的时间戳是1970年1月1日0时0分0秒当UTC时间的秒数，而没有设置`TZ`（不同于设置为空），则得到的是1970年1月1日0时0分0秒到本地时间的秒数。这最终导致`mktime_tz()`得到不同的值，也是`-l`和`-u`参数的差异体现。

*  `calculate_adjustment()`函数也与/etc/adjtime文件有关，由于Ubuntu没有该文件，这里不做介绍。
 *  最后是`display_time()`函数，该函数就是打印结果。

以上就是hwclcok命令显示时间的简单介绍，需要说明的是hwclcok不仅可以查看时间，还可以同步时间，不过这个不在本文的介绍范围中。

### RTC时间 ###

关于RTC时间的实现，可以直接参考hwclock命令的源代码util-linux-2.31.1，其实现在sys-utils\\hwclock-rtc.c：

static int read_hardware_clock_rtc(const struct hwclock_control *ctl,
    				   struct tm *tm)
    {
        
    	int rtc_fd, rc;
    
    	rtc_fd = open_rtc_or_exit(ctl);
    
    	/* Read the RTC time/date, return answer via tm */
    	rc = do_rtc_read_ioctl(rtc_fd, tm);
    
    	return rc;
    }

`open_rtc_or_exit()`函数打开/dev/rtc0这个设备：

root@ubuntu:~# ll /dev/rtc0
    crw------- 1 root root 249, 0 1月   7 23:17 /dev/rtc0

而`do_rtc_read_ioctl()`通过`ioctl()`函数来获取参数：

static int do_rtc_read_ioctl(int rtc_fd, struct tm *tm)
    {
        
    	int rc = -1;
    	char *ioctlname;
    
    	ioctlname = "RTC_RD_TIME";
    	rc = ioctl(rtc_fd, RTC_RD_TIME, tm);
    
    	if (rc == -1) {
        
    		warn(_("ioctl(%s) to %s to read the time failed"),
    			ioctlname, rtc_dev_name);
    		return -1;
    	}
    
    	tm->tm_isdst = -1;	/* don't know whether it's dst */
    	return 0;
    }

这样就得到了RTC时间，并存放在`struct tm`结构体变量中。

以下是自己写的一个示例代码：

#include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <fcntl.h> 
    #include <time.h>
    #include <unistd.h>
    #include <asm/ioctl.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <sys/ioctl.h>
    
    #define RTC_DEV     "/dev/rtc0"
    #ifndef RTC_RD_TIME
    #define RTC_RD_TIME _IOR('p', 0x09, struct linux_rtc_time)
    #endif
    
    struct linux_rtc_time {
        
        int tm_sec;
        int tm_min;
        int tm_hour;
        int tm_mday;
        int tm_mon;
        int tm_year;
        int tm_wday;
        int tm_yday;
        int tm_isdst;
    };
    
    int read_hardware_clock(struct tm *tm)
    {
        
        int rtc_fd;
        int rc;
    
        rtc_fd = open(RTC_DEV, O_RDONLY);
        if (-1 == rtc_fd) {
        
            return -1;
        }
        rc = ioctl(rtc_fd, RTC_RD_TIME, tm);
    
        close(rtc_fd);
    
        return rc;
    }
    
    int main(void)
    {
        
        struct tm tm;
    
        if (-1 != read_hardware_clock(&tm)) {
        
            printf("%d-%d-%d %d:%d:%d\n",
                tm.tm_year + 1900,
                tm.tm_mon + 1,
                tm.tm_mday,
                tm.tm_hour,
                tm.tm_min,
                tm.tm_sec);
        } else {
        
            return 1;
        }
    
        return 0;
    }

注意RTC中的时间存放跟1970年1月1日0时0分0秒并没有直接关系，所以可以看到比如年份并不是按照1970年为基准，而是以1900年为基准，这个是跟RTC驱动的时间有关的。

编译执行的结果：

root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# gcc rtc.c 
    root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# date -u
    2023年 01月 08日 星期日 08:57:50 UTC
    root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# ./a.out 
    2023-1-8 8:57:54

可以看到直接得到的时间是UTC时间。

另外注意执行生成文件需要root权限，否则无法打开RTC设备。

## 时间相关的系统调用 ##

### asctime() ###

函数原型：

#include <time.h>
    
    char *asctime(struct tm  *tm);

返回一个表示时间的字符串。该函数本身跟时区是没有关系。

代码示例：

#include <stdio.h>
    #include <time.h>
    
    int main(void)
    {
        
        time_t t;
        struct tm *tm;
        char buffer[80];
    
        time(&t);
        tm = localtime(&t);
        printf("local time 1: %d-%d-%d %d:%d:%d\n",
            tm->tm_year + 1900,
            tm->tm_mon + 1,
            tm->tm_mday,
            tm->tm_hour,
            tm->tm_min,
            tm->tm_sec);
    
        printf("local time 2: %s\n", asctime(tm));
    
        return 0;
    }

执行的结果：

root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# ./a.out 
    local time 1: 2023-1-8 18:29:16
    local time 2: Sun Jan  8 18:29:16 2023

这里的空行是执行程序的结果，也就是说`asctime()`函数的返回值自带了换行。

### ctime() ###

函数原型：

#include <time.h>
    
    char *ctime(const time_t *timer);

返回一个表示当地时间的字符串，当地时间是基于调用`time()`函数得到的值。该函数与时区有关。

这个函数跟`asctime()`差不多，只是入参不同。

代码示例：

#include <stdio.h>
    #include <time.h>
    
    int main(void)
    {
        
        time_t t;
        time(&t);
        printf("local time: %s\n", ctime(&t));
    
        return 0;
    }

执行的结果：

root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# ./a.out 
    local time: Sun Jan  8 18:11:25 2023

这里的空行是执行程序的结果，也就是说`ctime()`函数的返回值自带了换行。

### localtime() ###

函数原型：

#include <time.h>
    
    struct tm *localtime(const time_t *timer)

该函数使用`timer()`得到的值来填充`struct tm`结构，得到的时间跟时区有关。

代码示例：

#include <stdio.h>
    #include <time.h>
    
    int main(void)
    {
        
        time_t t;
        struct tm *tm;
        time(&t);
        tm = localtime(&t);
        printf("%d-%d-%d %d:%d:%d\n",
            tm->tm_year + 1900,
            tm->tm_mon + 1,
            tm->tm_mday,
            tm->tm_hour,
            tm->tm_min,
            tm->tm_sec);
    
        return 0;
    }

执行的结果：

root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# ./a.out 
    2023-1-8 18:16:11

### mktime() ###

函数原型：

#include <time.h>
    
    time_t mktime(struct tm * time);

该函数将时间转换为自1970年1月1日0时0分0秒以来持续时间的秒数，发生错误时返回`-1`。

转换与时区信息有关。

`mktime()`和`localtime()`完成相反的操作。

代码示例参见tzset()。

### strftime() ###

函数原型：

#include <time.h>
    
    size_t strftime(char *str, size_t maxsize, const char *format, const struct tm *timeptr);

根据`format`中定义的格式化规则，格式化结构`timeptr`表示的时间，并把它存储在`str`中。该函数本身跟时区是没有关系。

代码示例：

#include <stdio.h>
    #include <time.h>
    
    int main(void)
    {
        
        time_t t;
        struct tm *tm;
        char buffer[80];
    
        time(&t);
        tm = localtime(&t);
        printf("local time 1: %d-%d-%d %d:%d:%d\n",
            tm->tm_year + 1900,
            tm->tm_mon + 1,
            tm->tm_mday,
            tm->tm_hour,
            tm->tm_min,
            tm->tm_sec);
    
        strftime(buffer, 80, "%Y-%m-%d %H:%M:%S", tm);
        printf("local time 2: %s\n", buffer);
    
        return 0;
    }

执行的结果：

root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# ./a.out 
    local time 1: 2023-1-8 18:24:9
    local time 2: 2023-01-08 18:24:09

`localtime()`和`strftime()`的作用差别不大。

### time() ###

函数原型：

#include <time.h>
    
    time_t time(time_t * timer)

返回从1970年1月1日0时0分0秒到UTC时间的秒数，它是跟时区无关的。

`time_t`类型可以认为就是一个足够存放时间戳的整型。

代码示例：

#include <stdio.h>
    #include <time.h>
    
    int main(void)
    {
        
        time_t t;
        printf("timestamp: %ld\n", time(&t));
        printf("timestamp: %ld\n", t);
    
        return 0;
    }

执行的结果：

root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# ./a.out 
    timestamp: 1673172383
    timestamp: 1673172383

可以看到入参和返回值其实得到的是同一个值。

### tzset() ###

函数原型：

#include <time.h>
    
    void tzset(void);

该函数通过`TZ`变量的值来设置时间转换信息，这些信息会被`ctime()`，`localtime()`，`mktime()`这些函数使用到。

示例代码：

int main(void)
    {
        
        const char *zone = getenv("TZ");
        struct tm tm;
        time_t ret1, ret2;
    
        // 获取RTC时间
        if (-1 != read_hardware_clock(&tm)) {
        
            printf("%d-%d-%d %d:%d:%d\n",
                tm.tm_year + 1900,
                tm.tm_mon + 1,
                tm.tm_mday,
                tm.tm_hour,
                tm.tm_min,
                tm.tm_sec);
        } else {
        
            return 1;
        }
    
        // 这里将TZ变量设置成空（注意不是不设置），默认就是UTC
        setenv("TZ", "", 1);
        tzset();
        ret1 = mktime(&tm);
        if (-1 == ret1) {
        
            printf("mktime failed.\n");
        } else {
        
            printf("timestamp1: %ld\n", ret1);
        }
    
        // 这里将TZ变量设置成东八区
        setenv("TZ", "GMT+8", 1);
        tzset();
        ret2 = mktime(&tm);
        if (-1 == ret2) {
        
            printf("mktime failed.\n");
        } else {
        
            printf("timestamp2: %ld\n", ret2);
        }
    
        printf("timestamp diff: %ld\n", ret2 - ret1);
    
        if (zone) {
        
            setenv("TZ", zone, 1);
        } else {
        
            unsetenv("TZ");
        }
        tzset();
        return 0;
    }

执行的结果：

root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# ./a.out 
    2023-1-8 9:14:42
    timestamp1: 1673169282
    timestamp2: 1673198082
    timestamp diff: 28800

可以看到修改`TZ`变量会影响到`mktime()`的输出结果，这在前面已经提到过，这里也证实了。

### clock\_gettime() ###

函数原型：

#include <time.h>
     
     int clock_gettime( clockid_t clock_id,struct timespec * tp );

获取时间，相比`time()`有更高的精度。出错时返回`-1`。

`clk_id`有以下的取值：

*  CLOCK\_REALTIME：指系统时间，随着时间的改变而改变，该时间可以被用户改变；
 *  CLOCK\_MONOTONIC：从系统启动这一刻起开始计时，不受系统时间被用户改变的影响；
 *  CLOCK\_PROCESS\_CPUTIME\_ID：本进程到当前代码系统CPU花费的时间；
 *  CLOCK\_THREAD\_CPUTIME\_ID：本线程到当前代码系统CPU花费的时间。

struct timespec结构体如下：

/* POSIX.1b structure for a time value.  This is like a `struct timeval' but
       has nanoseconds instead of microseconds.  */
    struct timespec
    {
        
      __time_t tv_sec;		/* Seconds.  */
      __syscall_slong_t tv_nsec;	/* Nanoseconds.  */
    };

`tv_sec`就1970年1月1日0时开始的秒数，`tv_nsec`是减去秒数之后剩余的纳秒数。可以看出来该函数能够得到更精确的值。

`CLOCK_MONOTONIC`的代码示例：

#include <stdio.h>
    #include <time.h>
    
    int main(void)
    {
        
        struct timespec now;
    
        clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &now);
    
        printf("Seconds = %ld, Nanoseconds = %ld\n",now.tv_sec, now.tv_nsec);
    
        return 0;
    }

执行的结果：

root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# ./a.out 
    Seconds = 13313, Nanoseconds = 750102347
    root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# ./a.out 
    Seconds = 13316, Nanoseconds = 882621059
    root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# ./a.out 
    Seconds = 13317, Nanoseconds = 878984060
    root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# ./a.out 
    Seconds = 13318, Nanoseconds = 697109581

可以看到时间是递增的，它表示的时间其实是系统开机之后的秒数和纳秒数。

`CLOCK_REALTIME`的代码示例：

#include <stdio.h>
    #include <time.h>
    
    int main(void)
    {
        
        struct timespec now;
        time_t t;
    
        clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &now);
        t = time(&t);
        printf("Seconds = %ld, Nanoseconds = %ld\n",now.tv_sec, now.tv_nsec);
        printf("Seconds = %ld\n", t);
    
        return 0;
    }

执行的结果：

root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# ./a.out 
    Seconds = 1673178349, Nanoseconds = 746923431
    Seconds = 1673178349

从这里可以跟清楚地看到`clock_gettime()`和`time()`获取到的时间的关系。

### clock\_settime() ###

函数原型：

#include <time.h>
     
     int clock_settime(clockid_t clk_id, const struct timespec *tp);

设置时间。参数跟`clock_gettime()`一样。出错时返回`-1`。

代码示例：

#include <stdio.h>
    #include <time.h>
    
    int main(void)
    {
        
        struct timespec now;
        time_t t;
    
        now.tv_sec = time(&t);
        now.tv_nsec = 0;
        if (-1 == clock_settime(CLOCK_REALTIME, &now)) {
        
            printf("clock_settime failed.\n");
        }
    
        clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &now);
        printf("Seconds = %ld, Nanoseconds = %ld\n",now.tv_sec, now.tv_nsec);
    
        return 0;
    }

执行的结果：

root@ubuntu:/home/jw/code/Linux/Examples# ./a.out 
    Seconds = 1673179056, Nanoseconds = 199134

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