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Linux下的Time处理

HTTP协议中，有很多机制都和Time有关，这里先撇开缓存控制及过期机制，就拿Date开刀。

Date的格式大致如下：

Tue, 21 Jul 2015 21:19:41 GMT

好，现在问题就来了，如何得到这个字符串？先别急，本文将会对Linux下Time的格式化以及转换做一下解读。

0x00 一切的起点——time_t

从某个纪元开始time_t这个概念就存在了，这里不谈什么历史故事，感兴趣的可以自行wiki。获取time_t值可以通过如下的函数获得：

time_t time(time_t *t);

我们可以如此使用：

time_t t;
time(&t);

当然也可以这么使用：

time_t t = time(NULL);

至于使用何种方式，就得看你是否需要指定值的存储位置了，这里并不涉及什么线程安全的问题，大家大可放心。

tip: linux下线程安全的函数大多会采用_r结尾的方式，比如sterror_r。

其实，单纯一个值并没有什么作用，我们只是将time_t的值作为衡量时间的基准，当涉及时间比较等计算问题时，它的作用就会凸显。

0x01 格式化的基础——tm

tm是什么？简单来说tm是time_t和格式化的时间字符串之间的一种中间表示，有了这个中间表示，我们才能按需定制时间字符串的格式。那么首先来看下tm结构体的声明：

struct tm {
    int tm_sec;    /* Seconds (0-60) */
    int tm_min;    /* Minutes (0-59) */
    int tm_hour;   /* Hours (0-23) */
    int tm_mday;   /* Day of the month (1-31) */
    int tm_mon;    /* Month (0-11) */
    int tm_year;   /* Year - 1900 */
    int tm_wday;   /* Day of the week (0-6, Sunday = 0) */
    int tm_yday;   /* Day in the year (0-365, 1 Jan = 0) */
    int tm_isdst;  /* Daylight saving time */
};

想必现在大家应该明白为何tm是中间表示了吧，它将time_t从一个单纯的数值转换成了包含各类详细信息的结构，这些信息包含时分秒、日月年、星期等。

那么，应该如何得到tm结构？且看如下函数声明：

struct tm *localtime_r(const time_t *timep, struct tm *result);
struct tm *gmtime_r(const time_t *timep, struct tm *result);

如上给出的是线程安全版本的函数，分别获得本地时间和GM时间，两者的差距在于timezone的不同，在处理local和gm时间的转换之前，不需要关注这个问题。

既然time_t能够转换到tm，想必应该也有个方法能够给转回去。确实有这么个函数，声明如下：

time_t mktime(struct tm *tm);

0x02 时间的格式化——strftime

本节就是关于如何得到格式化时间的内容了，这里我们考虑如何将tm格式化成Date中所使用的格式，采用的如下函数：

size_t strftime(char *s, size_t max, const char *format, const struct tm *tm);

函数参数中，s表示的是用来存放字符串的位置的指针，max为最大长度，它和format有关，format为格式化的规则字符串。函数的返回值代表字符串的实际长度，注意不包括‘0’，因为平常使用的时候，基本都能够估计好具体的长度，因此这个返回值似乎也只是用来判断错误了。

让我们通过一个例子来学习使用时间的格式化——获取Date中的gm时间字符串：

time_t current_time = time(NULL);
struct tm current_tm;
gmtime_r(&current_time, &current_tm);
// 此格式为通用的Date标准格式之一
char* format = "%a, %d %b %Y %H:%M:%S GMT";
// 注意为‘\0’预留一个坑
char time_str[30];
strftime(time_str, 30, format, &current_tm);
// 判断是否出错，此处略

这里的format内容可以参照manual，内容比较多，但是应该不难理解，在此不再复述。

0x03 时间字符串的解析——strptime

前文既然谈到了过期机制，那么必然涉及到时间字符串的解析，毕竟直接拿类似Date中的格式来处理是很不现实的，我们必须将其转换到time_t。好在，大家并不需要自己编写解析函数，已经有现成的了，如下为strptime函数的声明：

char *strptime(const char *s, const char *format, struct tm *tm);

和strftime差不多，只不过少了个最大长度，它就是strftime的逆过程，但是返回值需要注意一下，当解析出错的时候，返回的是NULL。

现在我们来将上一个例子中的字符串给转到原始的time_t：

struct tm res_tm;
char* format = "%a, %d %b %Y %H:%M:%S GMT";
strptime(time_str, format, &res_tm);
// 判断是否出错，此处略
time_t res_time = mktime(&res_tm);

通过上述步骤，我们就简单地将字符串转成了time_t，很方便，不是吗？

0x04 local和gm的转换

最后一部分，来点干货，谈谈local和gm之间的转换，这部分需求的解决方案可不好找呐。

造成local和gm时间不一致的原始是因为时区，因此，起初我想总有函数是处理时区offset的吧，但是很遗憾，没找到。

然后，我在tm的结构中发现了tm_gmtoff，然后尝试通过设置这个值来转换，但是这并没有什么卵用。。。

走投无路了，干脆自己来处理偏移吧，思想是同一个time_t能够分别得到gm和local，且tm能够转换成time_t，那么我们就能够精确地得到这个偏移。

如下为取得这个偏移的代码：

time_t local = time_t(NULL);
struct tm gmtm;
gmtime(&local, &gmtm);
time_t gmt = mktime(&gmtm);
const time_t OFFSET = gmt - local;
说两句：