[底层原理] C/C++获取时间（将时间戳转换为年月日）？

前言

大家都知道，计算机中存储的时间是一个整数，在现在的编程语言中，可以很方便地将时间戳（整数）转换为字符串，但是如果没有这些我们该如何自己计算出呢？

刚好以前研究过Nginx的源代码，我以他的代码为例，说明其背后的数学原理。当然在工程实践中，没有必要花时间自己实现转换的函数，所以本文用作一些底层原理的研究，说明计算机的背后其实是数学的原理组成的。

我这里采用C语言，如果是其他语言，也是类似的转换方法。

 本文分为两个部分源代码和源代码解析。

环境：Visual Studio 2022，Win11

为了方便后面解析，说明我写代码当天时间是：2024年08月24日，周六

源代码

为了能够在一个单独的console环境中展示，那么我对源代码的命名放在了一起，以下是一个演示的完整代码：

#include <iostream>
#include <ctime>
using namespace std;
typedef struct tm             ngx_tm_t;
typedef intptr_t        ngx_int_t;
void
ngx_gmtime(time_t t, ngx_tm_t* tp)
{
    ngx_int_t  sec, min, hour, mday, mon, year, wday, yday, days;

    days = t / 86400;

    /* Jaunary 1, 1970 was Thursday */
    wday = (4 + days) % 7;

    t %= 86400;
    hour = t / 3600;
    t %= 3600;
    min = t / 60;
    sec = t % 60;

    /* the algorithm based on Gauss's formula */

    days = days - (31 + 28) + 719527;

    year = days * 400 / (365 * 400 + 100 - 4 + 1);
    yday = days - (365 * year + year / 4 - year / 100 + year / 400);

    mon = (yday + 31) * 12 / 367;
    mday = yday - (mon * 367 / 12 - 31);

    mon += 2;

    if (yday >= 306) {

        /*
         * there is no "yday" in Win32 SYSTEMTIME
         *
         * yday -= 306;
         */

        year++;
        mon -= 12;

        if (mday == 0) {
            /* Jaunary 31 */
            mon = 1;
            mday = 31;

        }
        else if (mon == 2) {

            if ((year % 4 == 0) && (year % 100 || (year % 400 == 0))) {
                if (mday > 29) {
                    mon = 3;
                    mday -= 29;
                }

            }
            else if (mday > 28) {
                mon = 3;
                mday -= 28;
            }
        }
        /*
         *  there is no "yday" in Win32 SYSTEMTIME
         *
         *  } else {
         *      yday += 31 + 28;
         *
         *      if ((year % 4 == 0) && (year % 100 || (year % 400 == 0))) {
         *          yday++;
         *      }
         */
    }

    tp->tm_sec = (int)sec;
    tp->tm_min = (int)min;
    tp->tm_hour = (int)hour;
    tp->tm_mday = (int)mday;
    tp->tm_mon = (int)mon;
    tp->tm_year = (int)year;
    tp->tm_wday = (int)wday;
}


int main()
{
    std::time_t now = std::time(nullptr);
 
    ngx_tm_t t;
    ngx_gmtime(now, &t);

    // 中国属于东八区，所以我在hour加了一个8
    std::cout << t.tm_year << "年" << t.tm_mon << "月" << t.tm_mday  << "日 " 
              << t.tm_hour + 8 << ":" << t.tm_min << ":" << t.tm_sec;

    getchar();

}

效果如下，和我的预期一致：

源代码解析

先看第11行如下，86400属于什么呢？我直接问gpt，说明是一天的秒数，经过计算确实如此。1 天 = 24 × 60 × 60 秒 = 86400秒。第一步nginx算出了当天到1970年的第一天差距了多少天，

days = t / 86400;

debug查看days的值为19959，也就是说2024年8月24日减去1970年1月1日为19959天：

14行：

wday代表今天是星期几，因为1970年的7月1日为星期四，所以使用上面得到的天数加上4然后余7，得到了wday为6。

wday = (4 + days) % 7;

16-17行，执行16行代码后，t 的值会被更新为 t 除以 86400 的余数。这实际上是将时间戳 t 转换为了从当天午夜（00:00:00）开始计算的秒数。换句话说，这行代码去除了时间戳中的日期部分，只保留了时间部分（以秒为单位）。

所以17行除一个小时的秒数，1600秒，得到今天是几点钟了，

t %= 86400;
hour = t / 3600;

debug发现是10点，因为计算机内部时间戳是UTC格式，中国属于东八区，所以其实是18点 ，我后续输出的时候对小时加了一个8。

18-20行，这个时候，t已经是当天过了多少秒了，分钟和秒数以此类推

t %= 3600; // 获取除开小时的秒数
min = t / 60; // 获取当前的分钟数
sec = t % 60; // 获取秒数

到这里已经获取了小时，分钟，秒数、星期几，接下来就是获取年、月、日。

24行

days = days - (31 + 28) + 719527;

经过查找资料才明白 719527 是从公元前1年3月1日到1970年3月1日的天数。所以这行代码是将days改为从公元当天开始到现在的天数。

后续的代码，我后面再继续研究，因为哪个公式看不看懂，也搜索不到。