Python与C语言的时间处理函数对比

一、时间表示方式

Python和C语言都支持时间戳和struct tm两种时间表示方式。

1. 时间戳

时间戳是指自1970年1月1日 00:00:00以来的秒数。Python中使用time模块中的time()函数获取当前时间戳，代码如下：

import time
print(time.time())

C语言中使用time()函数获取当前时间戳，代码如下：

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

int main(){
    time_t t;
    t = time(NULL);
    printf("%ld", t);
    return 0;
}

其中，Python的time()函数返回一个浮点数，而C的time()函数返回的是一个time_t类型的整数。

2. struct tm

struct tm是指时间结构体，包含了年、月、日、时、分、秒等信息。Python中使用time模块中的gmtime()函数将时间戳转换为struct tm格式，代码如下：

import time
t = time.time()
localtime = time.gmtime(t)
print(localtime)

C语言中使用gmtime()函数将时间戳转换为struct tm格式，代码如下：

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

int main(){
    time_t t;
    struct tm *lt;

    t = time(NULL);
    lt = gmtime(&t);
    printf("%d-%d-%d %d:%d:%d\n", lt->tm_year + 1900, lt->tm_mon + 1, lt->tm_mday, lt->tm_hour, lt->tm_min, lt->tm_sec);
    return 0;
}

其中，Python的gmtime()函数返回一个struct_time类型的元组，而C的gmtime()函数返回一个指向struct tm类型的指针。

二、时间格式化

Python和C语言都支持将时间格式化为字符串的操作。

1. 时间字符串格式化

Python中使用time模块中的strftime()函数，将struct tm格式的时间转换为指定格式的字符串，代码如下：

import time
t = time.gmtime()
str_time = time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", t)
print(str_time)

C语言中使用strftime()函数，将struct tm格式的时间转换为指定格式的字符串，代码如下：

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

int main(){
    time_t t;
    struct tm *lt;
    char str_time[100];

    t = time(NULL);
    lt = gmtime(&t);
    strftime(str_time, sizeof(str_time), "%Y-%m-%d %H:%M:%S", lt);
    printf("%s\n", str_time);
    return 0;
}

2. 字符串转时间

Python中可以使用datetime模块中的strptime()函数将时间字符串转换为struct tm格式的时间，代码如下：

import datetime
str_time = "2022-01-01 00:00:00"
time_obj = datetime.datetime.strptime(str_time, "%Y-%m-%d %H:%M:%S")
print(time_obj.timetuple())

C语言中可以使用strptime()函数将时间字符串转换为struct tm格式的时间，但是strptime()函数只能在C11标准及以上版本中使用，代码如下：

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

int main(){
    time_t t;
    struct tm lt;
    char str_time[100];

    strcpy(str_time, "2022-01-01 00:00:00");
    strptime(str_time, "%Y-%m-%d %H:%M:%S", &lt);
    t = mktime(&lt);
    printf("%ld", t);
    return 0;
}

其中，C语言中使用mktime()函数将struct tm格式的时间转换为时间戳。

三、时间运算

Python和C语言都支持对时间进行加减运算。

1. 时间加减

Python中使用datetime模块中的timedelta()函数进行时间加减，代码如下：

import datetime
time_obj = datetime.datetime.now()
time_delta = datetime.timedelta(days=1)
new_time = time_obj + time_delta
print(new_time)

C语言中使用mktime()函数将struct tm格式的时间转换为时间戳，然后进行加减运算，最后将时间戳转换为struct tm格式的时间，代码如下：

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

int main(){
    time_t t;
    struct tm *lt;
    long seconds = 24*60*60; // 一天的秒数

    t = time(NULL);
    t += seconds;
    lt = gmtime(&t);
    printf("%d-%d-%d %d:%d:%d\n", lt->tm_year + 1900, lt->tm_mon + 1, lt->tm_mday, lt->tm_hour, lt->tm_min, lt->tm_sec);
    return 0;
}

2. 时间差计算

Python中可以通过将两个时间相减，得到时间差，代码如下：

import datetime
start_time = datetime.datetime.now()
end_time = datetime.datetime.now()
time_diff = end_time - start_time
print(time_diff.total_seconds())

C语言中可以使用difftime()函数计算时间差，代码如下：

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

int main(){
    time_t t1, t2, diff;
    t1 = time(NULL);
    printf("Please wait for 5 seconds...\n");
    sleep(5);
    t2 = time(NULL);
    diff = difftime(t2, t1);
    printf("Time difference is %ld seconds.", diff);
    return 0;
}

四、时区转换

Python和C语言都支持时区转换。

1. 时区转换

Python中可以使用pytz模块进行时区转换，代码如下：

import pytz
from datetime import datetime

# 本地时间转为UTC时间
local_tz = pytz.timezone('Asia/Shanghai')
local_time = datetime(2022, 1, 1, 0, 0, 0, tzinfo=local_tz)
utc_time = local_time.astimezone(pytz.utc)
print(utc_time)

# UTC时间转为本地时间
utc_tz = pytz.timezone('UTC')
utc_time = datetime(2022, 1, 1, 0, 0, 0, tzinfo=utc_tz)
local_time = utc_time.astimezone(pytz.timezone('Asia/Shanghai'))
print(local_time)

C语言中可以使用gmtime()函数和localtime()函数进行本地时间和UTC时间之间的相互转换，代码如下：

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

int main(){
    time_t t;
    struct tm *lt_gmt, *lt_local;

    // 本地时间转UTC时间
    t = time(NULL);
    lt_local = localtime(&t);
    lt_gmt = gmtime(&t);
    printf("UTC time is %d-%d-%d %d:%d:%d\n", lt_gmt->tm_year + 1900, lt_gmt->tm_mon + 1, lt_gmt->tm_mday, lt_gmt->tm_hour, lt_gmt->tm_min, lt_gmt->tm_sec);

    // UTC时间转本地时间
    t = mktime(lt_gmt);
    lt_local = localtime(&t);
    printf("Local time is %d-%d-%d %d:%d:%d\n", lt_local->tm_year + 1900, lt_local->tm_mon + 1, lt_local->tm_mday, lt_local->tm_hour, lt_local->tm_min, lt_local->tm_sec);
    return 0;
}

五、结论

本文对Python和C语言中的时间处理函数进行了对比，从时间表示方式、时间格式化、时间运算、时区转换等方面进行了阐述。Python和C语言都提供了丰富的时间处理函数，开发者可以根据实际需求选择合适的函数进行使用。