“Time is an illusion. Lunchtime doubly so.”
—Ford Prefect, The Hitchhikers Guide to the Galaxy
Cái này không quá phức tạp, nhưng ban đầu có thể hơi nản, cả với các kiểu khác nhau có sẵn và cách ta chuyển qua lại giữa chúng.
Trộn thêm GMT (UTC) và local time và ta có mọi Niềm Vui Thường Lệ™ mà người ta có với ngày giờ.
Và đương nhiên đừng bao giờ quên quy tắc vàng của ngày giờ: Đừng bao giờ cố viết chức năng ngày giờ của riêng bạn. Chỉ dùng cái thư viện cho.
Thời gian quá phức tạp đối với các lập trình viên phàm phu. Nghiêm túc, ta nợ một điểm mỗi người đã làm việc trên bất kỳ thư viện ngày giờ nào, nên bỏ cái đó vào ngân sách.
Vài thuật ngữ nhanh phòng khi bạn chưa nắm rõ.
UTC: Coordinated Universal Time là thời gian tuyệt đối được đồng thuận toàn cầu191. Mọi người trên hành tinh nghĩ bây giờ là cùng một thời điểm theo UTC… dù họ có giờ địa phương khác nhau.
GMT: Greenwich Mean Time, về cơ bản giống UTC192. Bạn có lẽ muốn nói UTC, hay “giờ toàn cầu”. Nếu bạn nói cụ thể về múi giờ GMT, nói GMT. Gây lẫn lộn là, nhiều hàm UTC của C có trước UTC và vẫn dùng tên Greenwich Mean Time. Khi bạn thấy thế, biết rằng C ý là UTC.
Local time: giờ ở nơi máy tính đang chạy chương trình. Cái này được mô tả như một độ lệch so với UTC. Dù có nhiều múi giờ trên thế giới, đa số máy tính làm việc ở local time hoặc UTC.
Theo quy tắc chung, nếu bạn đang mô tả sự kiện xảy ra một lần, như một entry log, hay một vụ phóng tên lửa, hay khi con trỏ cuối cùng cũng click trong đầu bạn, dùng UTC.
Mặt khác, nếu là chuyện gì đó xảy ra cùng giờ ở mọi múi giờ, như đêm giao thừa hay giờ ăn tối, dùng local time.
Vì nhiều ngôn ngữ chỉ giỏi chuyển qua lại UTC và local time, bạn có thể tự gây đau đầu rất nhiều nếu chọn lưu ngày theo dạng sai. (Hỏi tôi sao tôi biết.)
Có hai193 kiểu chính trong C khi dính tới ngày: time_t và struct tm.
Spec thực ra không nói nhiều về chúng:
time_t: kiểu thực có khả năng giữ một thời gian. Nên theo spec, cái này có thể là kiểu dấu chấm động hay kiểu số nguyên. Trong POSIX (các hệ Unix-like), nó là số nguyên. Cái này giữ calendar time. Bạn có thể nghĩ như giờ UTC.
struct tm: giữ các thành phần của một calendar time. Đây là một broken-down time, tức là, các thành phần của thời gian, như giờ, phút, giây, ngày, tháng, năm, v.v.
Trên nhiều hệ, time_t đại diện cho số giây kể từ Epoch194. Epoch theo một nghĩa là khởi đầu thời gian theo góc nhìn của máy tính, thường là 1 tháng 1, 1970 UTC. time_t có thể âm để đại diện cho thời gian trước Epoch. Windows hoạt động tương tự Unix theo tôi thấy.
Và trong struct tm có gì? Các field sau:
struct tm {
int tm_sec; // seconds after the minute -- [0, 60]
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 Saving Time flag
};Lưu ý mọi thứ đều bắt đầu từ zero trừ ngày trong tháng.
Quan trọng là biết rằng bạn có thể đặt bất cứ giá trị nào vào các kiểu này bạn muốn. Có các hàm giúp lấy thời gian hiện tại, nhưng kiểu giữ một thời gian, không phải thời gian.
Nên câu hỏi trở thành: “Làm sao khởi tạo dữ liệu các kiểu này, và làm sao chuyển giữa chúng?”
Trước hết, bạn có thể lấy thời gian hiện tại và lưu nó vào time_t với hàm time().
time_t now; // Variable to hold the time now
now = time(NULL); // You can get it like this...
time(&now); // ...or this. Same as the previous line.Tuyệt! Bạn có biến lấy được thời gian hiện tại.
Vui là, chỉ có một cách portable để in ra thứ có trong time_t, và đó là hàm ctime() hiếm dùng, in giá trị theo local time:
now = time(NULL);
printf("%s", ctime(&now));Cái này trả chuỗi có dạng rất cụ thể bao gồm newline ở cuối:
Sun Feb 28 18:47:25 2021Nên cái đó hơi cứng nhắc. Nếu bạn muốn kiểm soát hơn, bạn nên chuyển time_t đó thành struct tm.
time_t sang struct tmCó hai cách kỳ diệu để làm chuyển này:
localtime(): hàm này chuyển time_t sang struct tm theo local time.gmtime(): hàm này chuyển time_t sang struct tm theo UTC. (Thấy GMT xưa chui vào tên hàm đó chứ?)Xem giờ hiện tại bằng cách in ra struct tm bằng hàm asctime():
printf("Local: %s", asctime(localtime(&now)));
printf(" UTC: %s", asctime(gmtime(&now)));
Output (tôi ở múi giờ Pacific Standard):
Local: Sun Feb 28 20:15:27 2021
UTC: Mon Mar 1 04:15:27 2021Một khi bạn có time_t trong struct tm, nó mở ra đủ loại cánh cửa. Bạn có thể in thời gian theo đủ kiểu, tìm xem một ngày là thứ mấy trong tuần, v.v. Hoặc chuyển nó ngược lại thành time_t.
Sẽ nói thêm về cái đó sớm!
struct tm sang time_t
Nếu bạn muốn đi theo chiều ngược, bạn có thể dùng mktime() để lấy thông tin đó.
mktime() set giá trị của tm_wday và tm_yday giùm bạn, nên đừng phí công điền chúng vì chúng sẽ bị ghi đè thôi.
Ngoài ra, bạn có thể set tm_isdst thành -1 để nó tự quyết định giùm bạn. Hoặc bạn có thể set thủ công thành true hay false.
// Don't be tempted to put leading zeros on these numbers (unless you
// mean for them to be in octal)!
struct tm some_time = {
.tm_year=82, // years since 1900
.tm_mon=3, // months since January -- [0, 11]
.tm_mday=12, // day of the month -- [1, 31]
.tm_hour=12, // hours since midnight -- [0, 23]
.tm_min=0, // minutes after the hour -- [0, 59]
.tm_sec=4, // seconds after the minute -- [0, 60]
.tm_isdst=-1, // Daylight Saving Time flag
};
time_t some_time_epoch;
some_time_epoch = mktime(&some_time);
printf("%s", ctime(&some_time_epoch));
printf("Is DST: %d\n", some_time.tm_isdst);Output:
Mon Apr 12 12:00:04 1982
Is DST: 0Khi bạn nạp thủ công một struct tm như vậy, nó nên là local time. mktime() sẽ chuyển local time đó thành time_t calendar time.
Lạ là, tuy vậy, chuẩn không cho ta cách nạp một struct tm với thời gian UTC và chuyển nó thành time_t. Nếu bạn muốn làm vậy với các hệ Unix-like, thử hàm không chuẩn timegm(). Trên Windows, _mkgmtime().
Ta đã thấy vài cách in output ngày có định dạng lên màn hình. Với time_t ta dùng ctime(), và với struct tm ta dùng asctime().
time_t now = time(NULL);
struct tm *local = localtime(&now);
struct tm *utc = gmtime(&now);
printf("Local time: %s", ctime(&now)); // Local time with time_t
printf("Local time: %s", asctime(local)); // Local time with struct tm
printf("UTC : %s", asctime(utc)); // UTC with a struct tmNhưng nếu tôi nói với bạn, độc giả thân mến, rằng có cách kiểm soát nhiều hơn cách ngày được in ra thì sao?
Chắc chắn, ta có thể câu từng field từ struct tm, nhưng có một hàm tuyệt gọi là strftime() sẽ làm nhiều phần khó cho bạn. Nó giống printf() chỉ khác là cho ngày!
Xem vài ví dụ. Trong mỗi cái, ta truyền vào buffer đích, số ký tự tối đa để ghi, và rồi chuỗi format (theo phong cách của, nhưng không giống, printf()) bảo strftime() thành phần nào của struct tm cần in và in sao.
Bạn có thể thêm ký tự hằng khác để đưa vào output trong chuỗi format, cũng như với printf().
Ta lấy struct tm trong trường hợp này từ localtime(), nhưng bất kỳ nguồn nào cũng ổn.
#include <stdio.h>
#include <time.h>
int main(void)
{
char s[128];
time_t now = time(NULL);
// %c: print date as per current locale
strftime(s, sizeof s, "%c", localtime(&now));
puts(s); // Sun Feb 28 22:29:00 2021
// %A: full weekday name
// %B: full month name
// %d: day of the month
strftime(s, sizeof s, "%A, %B %d", localtime(&now));
puts(s); // Sunday, February 28
// %I: hour (12 hour clock)
// %M: minute
// %S: second
// %p: AM or PM
strftime(s, sizeof s, "It's %I:%M:%S %p", localtime(&now));
puts(s); // It's 10:29:00 PM
// %F: ISO 8601 yyyy-mm-dd
// %T: ISO 8601 hh:mm:ss
// %z: ISO 8601 time zone offset
strftime(s, sizeof s, "ISO 8601: %FT%T%z", localtime(&now));
puts(s); // ISO 8601: 2021-02-28T22:29:00-0800
}Có cả tấn format specifier in ngày cho strftime(), nên nhớ xem chúng trong trang tham khảo strftime()195.
timespec_get()Bạn có thể lấy số giây và nanosecond kể từ Epoch với timespec_get().
Có thể.
Các cài đặt có thể không có độ phân giải nanosecond (là một phần tỷ giây) nên ai biết bạn sẽ có bao nhiêu chữ số có nghĩa, nhưng cứ thử xem.
timespec_get() nhận hai đối số. Một là con trỏ tới struct timespec để giữ thông tin thời gian. Và cái kia là base, mà spec cho phép bạn set thành TIME_UTC báo rằng bạn quan tâm tới số giây kể từ Epoch. (Các cài đặt khác có thể cho bạn thêm lựa chọn cho base.)
Và bản thân cấu trúc có hai field:
struct timespec {
time_t tv_sec; // Seconds
long tv_nsec; // Nanoseconds (billionths of a second)
};Đây là ví dụ ta lấy thời gian và in ra cả giá trị số nguyên lẫn giá trị dấu chấm động:
struct timespec ts;
timespec_get(&ts, TIME_UTC);
printf("%ld s, %ld ns\n", ts.tv_sec, ts.tv_nsec);
double float_time = ts.tv_sec + ts.tv_nsec/1000000000.0;
printf("%f seconds since epoch\n", float_time);Ví dụ output:
1614581530 s, 806325800 ns
1614581530.806326 seconds since epochstruct timespec cũng xuất hiện ở một số hàm threading cần có khả năng chỉ định thời gian với độ phân giải đó.
Một lưu ý nhanh về lấy khác biệt giữa hai time_t: vì spec không quy định kiểu đó biểu diễn thời gian sao, bạn có thể không thể chỉ đơn giản trừ hai time_t và ra gì có nghĩa196.
May thay bạn có thể dùng difftime() để tính khác biệt tính bằng giây giữa hai ngày.
Trong ví dụ sau, ta có hai sự kiện xảy ra cách nhau một khoảng thời gian, và ta dùng difftime() để tính khác biệt.
#include <stdio.h>
#include <time.h>
int main(void)
{
struct tm time_a = {
.tm_year=82, // years since 1900
.tm_mon=3, // months since January -- [0, 11]
.tm_mday=12, // day of the month -- [1, 31]
.tm_hour=4, // hours since midnight -- [0, 23]
.tm_min=00, // minutes after the hour -- [0, 59]
.tm_sec=04, // seconds after the minute -- [0, 60]
.tm_isdst=-1, // Daylight Saving Time flag
};
struct tm time_b = {
.tm_year=120, // years since 1900
.tm_mon=10, // months since January -- [0, 11]
.tm_mday=15, // day of the month -- [1, 31]
.tm_hour=16, // hours since midnight -- [0, 23]
.tm_min=27, // minutes after the hour -- [0, 59]
.tm_sec=00, // seconds after the minute -- [0, 60]
.tm_isdst=-1, // Daylight Saving Time flag
};
time_t cal_a = mktime(&time_a);
time_t cal_b = mktime(&time_b);
double diff = difftime(cal_b, cal_a);
double years = diff / 60 / 60 / 24 / 365.2425; // close enough
printf("%f seconds (%f years) between events\n", diff, years);
}Output:
1217996816.000000 seconds (38.596783 years) between eventsVà bạn có rồi đó! Nhớ dùng difftime() để lấy khác biệt thời gian. Dù bạn có thể chỉ trừ trên hệ POSIX, cứ giữ portable thôi.