Unix时间戳
- Unix 时间戳（Unix Timestamp）定义为从UTC/GMT的1970年1月1日0时0分0秒开始所经过的秒数，不考虑闰秒
- 时间戳存储在一个秒计数器中，秒计数器为32位/64位的整型变量
- 世界上所有时区的秒计数器相同，不同时区通过添加偏移来得到当地时间
（北京时间）推荐时间戳换算工具：时间戳(Unix timestamp)转换工具 - 在线工具
Unix 时间戳的优缺点
Unix 时间戳的优点主要有：其一，简单统一，全球通用，方便不同系统和地区间进行时间数据交互与处理，在分布式系统中优势明显。其二，存储和计算高效，以一个整数表示时间，在存储上占用空间小，计算时间差值等操作简单直接，利于提升程序性能。其三，便于排序，由于是数值型，按时间顺序排列时，数值大小顺序就对应时间先后顺序。
然而，它也存在一些缺点：一方面，可读性差，Unix 时间戳是一个数值，对于人来说，很难直观理解其代表的具体时间，需要转换为人类可读的日期时间格式。另一方面，存在溢出风险，随着时间推移，32 位系统下表示时间戳的整数可能会达到上限，导致溢出问题，不过 64 位系统大大延长了可表示的时间范围。此外，它依赖于特定的起始时间，若系统时间计算或起始时间设置有误，可能导致时间数据错误。
一些不用我们担心
框图说明我们这款STM32，时间戳是32位的数据类型，32位的时间戳，表示我们这款STM32芯片也会在2038年出现BUG吗？实际上并不会，根据up猪的研究，这个时间戳在STM32程序中定义的是无符号的32位。 无符号 32 位意味着它使用 32 个二进制位来表示数据，且这 32 位全部用于表示数值大小，不用于表示正负。其表示的范围是从 0 到 2 的 32 次方减 1 。具体计算为 2³² - 1 = 4294967295 。也就是说，无符号 32 位能够表示的最大值是 4294967295，最小值是 0。计算一下要到2106年才会溢出。
UTC/GMT
- UTC（协调世界时）和 GMT（格林威治标准时间）都与时间计量有关。
- GMT 是指位于英国伦敦郊区的皇家格林威治天文台的标准时间，它以地球自转为基础，是一种天然的时间计量系统。但由于地球自转并不均匀，GMT 在时间计量上存在一定局限性。
- UTC（Universal Time Coordinated）协调世界时是一种以原子钟为基础的时间计量系统。它规定铯133原子基态的两个超精细能级间在零磁场下跃迁辐射9,192,631,770周所持续的时间为1秒。当原子钟计时一天的时间与地球自转一周的时间相差超过0.9秒时，UTC会执行闰秒来保证其计时与地球自转的协调一致
- UTC 是一种更精准、更科学的时间计量系统。它以原子时为基础，通过闰秒的方式与地球自转时间保持协调。UTC 在全球范围内广泛应用，是互联网、航空、航海等众多领域的标准时间。比如在国际航班的时刻表制定中，就普遍采用 UTC 时间。
- 虽然在日常生活中，两者常被混用，但严格来说，UTC 是更现代、更精确的时间标准，而 GMT 是基于天文观测的传统时间标准。
为什么会有闰秒现象？
闰秒现象的出现，主要是由地球自转的不稳定性 与原子时的高度精确性之间的矛盾所导致的。
一、根本原因：两种时间标准的差异
- 太阳时（基于地球自转）
地球自转一周的时间被定义为一天，但实际上地球的自转速度并非恒定不变。
- 变慢因素 ：月球和太阳的潮汐力、地球内部的物质运动等，使得地球每天的时长大约会增加1.7 毫秒。
- 不规则性：地震、气候变化等情况，可能会让地球的自转速度突然加快或减慢。
- 原子时（基于原子振动）
原子时（例如 UTC 的基础 TAI）以铯原子的振动频率为基准，其精度极高，达到了每 100 万年误差不超过 1 秒，是一种均匀流逝的时间标准。
二、闰秒的作用：协调两种时间
为了防止太阳时（反映昼夜交替）和原子时（用于科学计量）之间的差距不断扩大，国际计量局（BIPM）下属的国际地球自转服务组织（IERS）会通过添加或删除闰秒的方式，让 UTC 与太阳时（UT1）的差距保持在**±0.9 秒**以内。
- 具体操作 ：当 UTC 比 UT1 快时，在 6 月 30 日或 12 月 31 日的最后一秒增加一个正闰秒 （如 23:59:60）；如果地球自转意外加快，UTC 可能会比 UT1 慢，此时则需要添加负闰秒（不过自 1972 年以来尚未出现过这种情况）。
三、闰秒的历史与现状
- 起源：1972 年，国际电信联盟正式引入闰秒机制，以此取代此前的 GMT。
- 实施情况 ：截至 2023 年，一共添加了27 次闰秒，最近一次是在 2016 年 12 月 31 日。
- 争议：由于闰秒会对全球的计算机系统、卫星导航等造成影响，国际上对于是否取消闰秒存在争议。目前的计划是在 2035 年左右逐步废除闰秒，但这一方案需要各国达成一致。
四、闰秒的影响
- 积极方面：保证了天文时间（如日出日落）与民用时间的同步，对航空、航天、天文观测等领域至关重要。
- 挑战 ：
- 计算机系统需要调整时间，这可能会导致服务中断（例如 2012 年闰秒曾引发 Linux 系统大规模故障）。
- 高频交易、卫星定位等对时间精度要求极高的场景，需要应对时间跳跃问题。
总结
闰秒是人类在自然时间 （地球自转）和人工时间（原子钟）之间寻求平衡的一种妥协方案。随着技术的不断发展，未来或许会出现新的时间标准来替代闰秒，但目前它仍然是维持时间体系稳定的关键因素。
时间戳转换
C语言的time.h模块提供了时间获取和时间戳转换的相关函数，可以方便地进行秒计数器、日期时间和字符串之间的转换
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| 函数 | 作用 |
| time_t time(time_t*); | 获取系统时钟 |
| struct tm* gmtime(const time_t*); | 秒计数器转换为日期时间（格林尼治时间） |
| struct tm* localtime(const time_t*); | 秒计数器转换为日期时间（当地时间） |
| time_t mktime(struct tm*); | 日期时间转换为秒计数器（当地时间） |
| char* ctime(const time_t*); | 秒计数器转换为字符串（默认格式） |
| char* asctime(const struct tm*); | 日期时间转换为字符串（默认格式） |
| size_t strftime(char*, size_t, const char*, const struct tm*); | 日期时间转换为字符串（自定义格式） |
自学菜鸟教程，有上面各个函数的讲解：C 标准库 -- <time.h> | 菜鸟教程
获取系统时钟
函数转换关系：
cs
#include <stdio.h>
#include <time.h>
time_t time_cnt; //秒计数器数据类型，,64位秒计数器，不用担心计数溢出
int main()
{
ime_cnt = time(NULL);
printf("%d\n",time_cnt);
return 0;
}运行得到时间戳的秒数，复制到时间戳换算工具可以知道当前时间
通过输出参数获取：现象跟上面一样
cs
#include <stdio.h>
#include <time.h>
time_t time_cnt; //秒计数器数据类型
int main()
{
//ime_cnt = time(NULL);
time(&time_cnt);
printf("%d\n",time_cnt);
return 0;
}秒计数器转换为日期时间（格林尼治时间）
cs
#include <stdio.h>
#include <time.h>
struct tm time_data; //日期时间数据类型
int main()
{
ime_cnt = 1672588795;
time_data = *gmtime(&time_cnt);
printf("%d\n",time_data.tm_year+1900);
printf("%d\n",time_data.tm_mon+1);
printf("%d\n",time_data.tm_mday);
printf("%d\n",time_data.tm_hour);
printf("%d\n",time_data.tm_min);
printf("%d\n",time_data.tm_sec);
printf("%d\n",time_data.tm_wday);
return 0;
}
运行结果时间跟PPT伦敦时间一样
秒计数器转换为日期时间（当地时间）
这个函数和上一个函数一样，此函数会根据时区的偏移自动增加小时的偏移，在程序中改一下函数名即可，函数内部会根据当前电脑设置，自动判断我们在哪个时区，然后把时间添加时区偏移后输出出来
日期时间转换为秒计数器（当地时间）
上面函数的逆过程，需要传输的是当地时间，不能是伦敦时间
cs
#include <stdio.h>
#include <time.h>
time_t time_cnt; //秒计数器数据类型,64位秒计数器，不用担心计数溢出
struct tm time_data; //日期时间数据类型
int main()
{
time_cnt = 1672588795;
printf("%d\n",time_cnt);
time_data = *localtime(&time_cnt);
printf("%d\n",time_data.tm_year+1900); /* 自 1900 年起的年数 */
printf("%d\n",time_data.tm_mon+1); /* 月，范围从 0 到 11 */
printf("%d\n",time_data.tm_mday); /* 一月中的第几天，范围从 1 到 31 */
printf("%d\n",time_data.tm_hour); /* 小时，范围从 0 到 23 */
printf("%d\n",time_data.tm_min); /* 分，范围从 0 到 59 */
printf("%d\n",time_data.tm_sec); /* 秒，范围从 0 到 59 */
printf("%d\n",time_data.tm_wday); /* 一周中的第几天，范围从 0 到 6 */
time_cnt = mktime(&time_data); //返回对应秒计数器值,只能用于当地时间
printf("%d\n",time_cnt);
return 0;
}秒数和最初一样
秒计数器转换为字符串（默认格式）
cs
#include <stdio.h>
#include <time.h>
time_t time_cnt; //秒计数器数据类型,64位秒计数器，不用担心计数溢出
struct tm time_data; //日期时间数据类型
char *time_str; //字符串数据类型
int main()
{
time_cnt = 1672588795;
printf("%d\n",time_cnt);
time_data = *localtime(&time_cnt);
printf("%d\n",time_data.tm_year+1900); /* 自 1900 年起的年数 */
printf("%d\n",time_data.tm_mon+1); /* 月，范围从 0 到 11 */
printf("%d\n",time_data.tm_mday); /* 一月中的第几天，范围从 1 到 31 */
printf("%d\n",time_data.tm_hour); /* 小时，范围从 0 到 23 */
printf("%d\n",time_data.tm_min); /* 分，范围从 0 到 59 */
printf("%d\n",time_data.tm_sec); /* 秒，范围从 0 到 59 */
printf("%d\n",time_data.tm_wday); /* 一周中的第几天，范围从 0 到 6 */
time_cnt = mktime(&time_data);
printf("%d\n",time_cnt);
time_str = ctime(&time_cnt); //秒计数器转换为字符串
printf(time_str);
return 0;
}日期时间转换为字符串（默认格式）
cs
#include <stdio.h>
#include <time.h>
time_t time_cnt; //秒计数器数据类型,64位秒计数器，不用担心计数溢出
struct tm time_data; //日期时间数据类型
char *time_str; //字符串数据类型
int main()
{
time_cnt = 1742871974;
printf("%d\n",time_cnt);
time_data = *localStime(&time_cnt);
printf("%d\n",time_data.tm_year+1900); /* 自 1900 年起的年数 */
printf("%d\n",time_data.tm_mon+1); /* 月，范围从 0 到 11 */
printf("%d\n",time_data.tm_mday); /* 一月中的第几天，范围从 1 到 31 */
printf("%d\n",time_data.tm_hour); /* 小时，范围从 0 到 23 */
printf("%d\n",time_data.tm_min); /* 分，范围从 0 到 59 */
printf("%d\n",time_data.tm_sec); /* 秒，范围从 0 到 59 */
printf("%d\n",time_data.tm_wday); /* 一周中的第几天，范围从 0 到 6 */
time_cnt = mktime(&time_data);
printf("%d\n",time_cnt);
time_str = ctime(&time_cnt); //秒计数器转换为字符串
printf(time_str);
time_str = asctime(&time_data); //秒计数器转换为字符串
printf(time_str);
return 0;
}
上两个函数结果一样
日期时间转换为字符串（自定义格式）
这个函数作用和上面的一样，但是可以自定义格时，下面提供自己的实践代码，具体学习参考菜鸟教程
cs
#include <stdio.h>
#include <time.h>
time_t time_cnt; //秒计数器数据类型,64位秒计数器，不用担心计数溢出
struct tm time_data; //日期时间数据类型
char *time_str; //字符串数据类型
int main()
{
time_cnt = 1742871974;
printf("%d\n",time_cnt);
time_data = *localtime(&time_cnt);
printf("%d\n",time_data.tm_year+1900); /* 自 1900 年起的年数 */
printf("%d\n",time_data.tm_mon+1); /* 月，范围从 0 到 11 */
printf("%d\n",time_data.tm_mday); /* 一月中的第几天，范围从 1 到 31 */
printf("%d\n",time_data.tm_hour); /* 小时，范围从 0 到 23 */
printf("%d\n",time_data.tm_min); /* 分，范围从 0 到 59 */
printf("%d\n",time_data.tm_sec); /* 秒，范围从 0 到 59 */
printf("%d\n",time_data.tm_wday); /* 一周中的第几天，范围从 0 到 6 */
time_cnt = mktime(&time_data);
printf("%d\n",time_cnt);
time_str = ctime(&time_cnt); //秒计数器转换为字符串
printf(time_str);
time_str = asctime(&time_data); //秒计数器转换为字符串
printf(time_str);
char buffer[60]; //定义一个数组
strftime(buffer,60,"%Y-%m-%d %H:%M:%S %A",&time_data);
printf(buffer);
return 0;
}
