C语言实现时间戳转换_避免2038年时间溢出问题

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目录

• 一、前言
• 二、什么是Unix时间戳？
• 三、时间戳为什么会溢出？
• 四、避免方法
• 五、C语言实现 时间戳 与 年月日时分秒 的互换

一、前言

  最近在开发esp32时遇到一个错误，经排查发现mktime()返回了-1。原来是向服务器获取的时间出错，服务器返回年份大于2038年，导致转换时间戳溢出。那么问题来了，难道产品使用到了2038年就要作废了吗？

二、什么是Unix时间戳？

Unix时间戳（英文为Unix epoch, Unix time, POSIX time 或 Unix
timestamp）是从1970年1月1日（UTC/GMT的午夜）开始所经过的秒数，不考虑闰秒。
UNIX时间戳的0按照ISO 8601规范为 ：1970-01-01T00:00:00Z.
一个小时表示为UNIX时间戳格式为：3600秒；一天表示为UNIX时间戳为86400秒，闰秒不计算。
在大多数的UNIX系统中UNIX时间戳存储为32位，这样会引发2038年问题或Y2038。

三、时间戳为什么会溢出？

在32位系统中，time_t是长度为32位的，有符号整数（signed int）类型。首个二进制位是符号位，用来储存正负。正数则为1970/1/1以后的时间，负数反之；其余的31位用来记数。当时间到达2038年1月19日3时14分08秒(北京时间2038年1月19日11时14分08秒)时，数值位全部向前进1，导致符号位被置1，其余31位为0。介时，将出现“时间回归”的情况，系统时间变为1901年12月13日20时45分52秒，系统将会出现错误。

四、避免方法

• 用无符号整数（unsigned int）类型来保存和使用时间戳。
• 方法：定义一个无符号整型来保存本地时间戳和实际时间戳的差值。设置时间时，只更新时间戳差值。获取时间时，获取本地时间戳和差值的和。
• 整个过程不去设置系统本地时间戳。

typedef unsigned int uint32_t;// 定义时间戳差值
static volatile uint32_t u32TimeD = 0;// 获取时间
uint32_t bbtGetTime(void)
{return ((uint32_t)time(NULL) + u32TimeD);
}
// 设置时间
void bbtSetTime(uint32_t u32Time)
{u32TimeD = u32Time - (uint32_t)time(NULL);
}

五、C语言实现 时间戳 与 年月日时分秒 的互换

• 解决了时间戳保存问题，接下来就需要解决使用的问题。时间戳改成了无符号整型，那么C库里的 localtime() 和 mktime() 就不管用了。所以我们要自己实现时间戳的转换。
• 在网上可以找到很多实现方法：
  https://blog.csdn.net/yaxf999/article/details/8136712
  https://www.cnblogs.com/ysen/p/5782102.html
• 参考上面的两篇文章，我改进了一下代码，使它兼容无符号整型的时间戳。

typedef struct bbtTM {int tm_sec; /* 秒 – 取值区间为[0,59] */int tm_min; /* 分 - 取值区间为[0,59] */int tm_hour; /* 时 - 取值区间为[0,23] */int tm_mday; /* 一个月中的日期 - 取值区间为[1,31] */int tm_mon; /* 月份（从一月开始，0代表一月） - 取值区间为[0,11] */int tm_year; /* 年份，其值等于实际年份 */
} bbtTM_S;const char Days[12] = {31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31};
const uint32_t mon_yday[2][12] = {{0,31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334},{0,31, 60, 91, 121, 152, 182, 213, 244, 274, 305, 335},
};// 时间戳转年月日时分秒
void bbt_localtime(uint32_t time, bbtTM_S *t)
{uint32_t Pass4year;int hours_per_year;//取秒时间t->tm_sec=(int)(time % 60);time /= 60;//取分钟时间t->tm_min=(int)(time % 60);time /= 60;//取过去多少个四年，每四年有 1461*24 小时Pass4year = time / (1461L * 24L);//计算年份t->tm_year=(Pass4year << 2) + 1970;//四年中剩下的小时数time %= 1461L * 24L;//校正闰年影响的年份，计算一年中剩下的小时数while(1){//一年的小时数hours_per_year = 365 * 24;//判断闰年，是闰年，一年则多24小时，即一天if ((t->tm_year & 3) == 0) hours_per_year += 24;if (time < hours_per_year) break;t->tm_year++;time -= hours_per_year;}//小时数t->tm_hour=(int)(time % 24);//一年中剩下的天数time /= 24;//假定为闰年time++;//校正闰年的误差，计算月份，日期if((t->tm_year & 3) == 0) {if (time > 60) {time--;} else {if (time == 60) {t->tm_mon = 1;t->tm_mday = 29;return ;}}}//计算月日for (t->tm_mon = 0; Days[t->tm_mon] < time;t->tm_mon++){time -= Days[t->tm_mon];}t->tm_mday = (int)(time);return;
}int bbtIsLeap(int year)
{return (year) % 4 == 0 && ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0);
}// 年月日时分秒转时间戳
uint32_t bbt_mktime(bbtTM_S dt)
{uint32_t ret;int i =0;// 以平年时间计算的秒数ret = (dt.tm_year - 1970) * 365 * 24 * 3600;ret += (mon_yday[bbtIsLeap(dt.tm_year)][dt.tm_mon] + dt.tm_mday - 1) * 24 * 3600;ret += dt.tm_hour * 3600 + dt.tm_min * 60 + dt.tm_sec;// 加上闰年的秒数for(i=1970; i < dt.tm_year; i++){if(bbtIsLeap(i)) {ret += 24 * 3600;}}if (ret > 4107715199) { //2100-02-29 23:59:59ret += 24 * 3600;}return(ret);
}

• 经过测试，这段代码可以使用到 2106年2月6日，nice！
• 如果各位大哥和小姐姐们发现这算法有问题，请帮忙指出，感谢。

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