基於Linux整形時間的常用計算思路

2020-06-16 17:47:03

上一次分享了Linux時間時區詳解與常用時間函數，相信大家對Linux常見時間函數的使用也有了一定的了解，在工作中遇到類似獲取時間等需求的時候也一定能很好的處理。本文基於Linux整形時間給出一些簡化的的常用計算思路，試圖從另外的角度去加強讀者對時間處理的理解，希望對您有所幫助。

概述

在後台server 的開發中，經常需要基於日期、時間的比較、計算。類似的功能需求可能有：判斷今天是星期幾，判斷兩個時間是否在同一天，是否在同一週，判斷當前時間是否在每日的特定時段內等等。雖然有系統函數localtime()可以很好的獲取日期相關的詳細資訊，但由於其獲取的資訊足夠詳細，以至於在某些特定的簡單功能上，使用localtime()實際上是有多餘的開銷。對於一些簡單的判斷，我們推薦採用更簡單、更原始、更易於理解的方式來實現。

計算思路

在Unix/Linux下，系統時間以time_t型別表示，本質上是一個整形數值，數值含義為從歷史上的一個基準點開始（格林威治時間1970年1月1日零點），至當前時刻持續的秒數。在Linux下，time_t被定義long型別，即有符號整型。

考慮到中國與格林威治的時區不同，對中國來說，時間的基準起始點是1970年1月1日早八點整。對於任意時區，time_t的表示規則可以由下圖表示。

如上，T0 ＝ 0，表示起始時間；T1為即T0以後，第一天的零點時間；T2則表示第二天的零點時間；可以看出，對於不同時區，表示規律上的區別只是T1取值不同。從T1時刻開始，T1，T2，T3...，Tn是一個等差序列，公差為一天的時間秒數，記為D ＝ 86400(60*60*24)。

對於任意一個時間，可以表示成：

t ＝ T1 ＋ k × D ＋ m …. 公式1

其中T1是一個時區相關的常數，m為本天之內的秒數，k可以理解為歷史上的天數

經過變形可得出 k ＝（t － T1 － m） / D

由於m < D 可進一步簡化：

k = （t － T1） / D …. 公式2

k為t時刻所在當天，自T0開始的天數。

對於時刻t，其所在當天零點的時間：

tz ＝ T1 ＋（t － T1） / D × D …. 公式3

tz為 t時刻所在當天零點時間。

基於公式2我們可以判斷任意兩個時刻t1,t2是否是同一天，基於公式3我們可以求出時刻t1在所在當天所處的時段。基於這兩個公式我們還可以擴充套件更多的相關於天的日期計算，而很容易看出，公式所使用的計算僅僅為整數數值運算而已。

對於星期的計算，我們可以仿造上面的思路。所不同的只有T1的取值為第一個星期的起始時間，如週一的早上零點時刻；D的取值為一週的秒數604800(86400*7)。

通過任意時刻t，我們可以求出其所在當前的零點時間，可以求出所在星期的開始時間，再通過簡單的比較，也很容易實現計算出當天星期幾等一些相關的擴充套件，在此不再一一贅述。

常用函數實現

//獲取tNow時間的當天零點時間值，零點作為一天的第一秒

time_t GetTodayZeroTime(time_t tNow)

{

return ( ( (tNow - 57600)/86400 )*86400 + 57600 );

}

//判斷兩個時間是否在同一天, 一天的概念為00:00:00到23:59:59

bool IsInSameDay(time_t tTm1, time_t tTm2)

{

return ( (tTm1 - 57600) / 86400 == (tTm2 - 57600) / 86400 );

}

//獲取tNow時間所在這一周的開始時間,即這週週一的0點0分0秒

//計算思路,1980-01-07是週一,這一天0點的整形時間為316022400(按中國時區)

time_t GetWeekBeginTime(time_t tNow)

{

return ( (tNow - 316022400) / 604800 * 604800 + 316022400 );

}

//獲取tNow時間所在這一週的結束時間,即這週週日的23點59分59秒

time_t GetWeekEndTime(time_t tNow)

{

return ( (tNow - 316022400) / 604800 * 604800 + 316627199 ); //316022400 + 604800 - 1 );

}

//判斷兩個時間是否在同一週, 一週的概念為週一的00:00:00到週日的23:59:59

bool IsInSameWeek(time_t tTm1, time_t tTm2)

{

return ( (tTm1 - 316022400) / 604800 == (tTm2 - 316022400) / 604800 );

}

程式碼講解

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

time_t GetTodayZeroTime(time_t tNow)
{
    return ( ( (tNow - 57600)/86400 )*86400 + 57600 );
}

bool IsInSameDay(time_t tTm1, time_t tTm2)
{
    return ( (tTm1 - 57600) / 86400 == (tTm2 - 57600) / 86400 );
}

bool IsInSameWeek(time_t tTm1, time_t tTm2)
{
    return ( (tTm1 - 316022400) / 604800 == (tTm2 - 316022400) / 604800 );
}

time_t GetWeekBeginTime(time_t tNow)
{
    return ( (tNow - 316022400) / 604800 * 604800 + 316022400 );
}

time_t GetWeekEndTime(time_t tNow)
{
    return ( (tNow - 316022400) / 604800 * 604800 + 316627199 );    //316022400 + 604800 - 1 );
}

int main(int argc, char** argv)
{
    time_t currtime, one_hour_after, one_day_after, one_week_after;
    time(&currtime);
    one_hour_after = currtime + 3600; // 1小時之後
    one_day_after = currtime + 86400; // 1天之後
    one_week_after = currtime + 604800; // 1週之後

    printf("Today zero time ==> %dn", GetTodayZeroTime(currtime));
    printf("Week begin time ==> %dn", GetWeekBeginTime(currtime));
    printf("Week end time ==> %dn", GetWeekEndTime(currtime));
    printf("Is in same day ==> (currtime|one_hour_after = %d), (currtime|one_day_after = %d)n", 
            IsInSameDay(currtime, one_hour_after), IsInSameDay(currtime, one_day_after));
    printf("Is in same week ==> (currtime|one_week_after = %d), (one_day_after|one_week_after = %d)n", 
            IsInSameWeek(currtime, one_week_after), IsInSameWeek(one_day_after, one_week_after));        

    return 0;
}

結果說明

[root@VM_174_171_CentOS unixtime]# g++ -g -o unixtime_simplify unixtime_simplify.cpp

[root@VM_174_171_centos unixtime]# ./unixtime_simplify

Today zero time ==> 1445097600

Week begin time ==> 1444579200

Week end time ==> 1445183999

Is in same day ==> (currtime|one_hour_after = 1), (currtime|one_day_after = 0)

Is in same week ==> (currtime|one_week_after = 0), (one_day_after|one_week_after = 1)

[root@VM_174_171_centos unixtime]# date

Sun Oct 18 13:17:37 CST 2015

[root@VM_174_171_centos unixtime]# date -d @1445097600

Sun Oct 18 00:00:00 CST 2015

[root@VM_174_171_centos unixtime]# date -d @1444579200

Mon Oct 12 00:00:00 CST 2015

[root@VM_174_171_centos unixtime]# date -d @1445183999

Sun Oct 18 23:59:59 CST 2015

應用舉例

在一些活動、任務邏輯中，常常會需要一個類似自然日內統計的數值，過了一天則數值清零。

對於這種需求，我們通常是以 [數值，更新時間] 來表示，在存取時刻進行時間比較，超過時效則清零。以按自然日清零規則來舉例，即是在GetValue(), AddValue()時，判斷數值的上次更新時間t_upd, 如果IsInSameDay(t_upd, t_now)則當前數值依然有效，否則清零數值後再進行相關操作。每次修改數值時都將t_upd更新成當前時刻。

國際化考慮

對於不同時區，公式的區別僅僅在於T1的取值，公式的形式和使用並不需要變化。

一種方式是將T1定義成宏，在國際化時對不同時區的版本，使用不同的T1數值。

另一種方式是將T1定義成全域性變數，並在server啟動時使用系統的localtime()函數，將T1按當地時區進行合適的初始化取值。

不適用於年、月的規則

由於每年的天數、每個月的天數不是固定不變的，所以本文的計算思路不適用於每月幾號這樣的時間點的判斷，基於以往的經驗，特定月份特定日期的功能需求並不是很普遍，對於這些功能還是使用localtime()函數來的方便一些。

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