Unix时间戳和北京时间的相互转换（C语言实现 ）

一、问题背景

最近项目中需要上传包含时间戳的设备数据到服务器平台。原本想把“年”，“月”，“日”，“时”，“分”， “秒”分别用一个uint8_t的数据类型去存储，即占用6个字节。但是在平台配置协议时，只有一种叫“Unix时间戳”的数据类型。Unix时间戳只占用4个字节，而且Unix时间戳在服务器端更加通用，但是在单片机上没有想Linux环境下现成的time()，localtime()，mktime()等库函数调用。所以考虑自己实现Unix时间戳和北京时间的相互转换。

二、Unix时间戳简介

Unix时间戳：
是从1970年1月1日00:00:00开始到当前时刻经过的秒数。
例如：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。 
当然由于时区的关系，北京时间在算出来的秒数后面需要加上8个小时（8*3600秒）。

比如在linux中，我们获取Unix时间戳可以用：

typedef long time_t; /* time value */
time_t time(time_t * timer)

调用后会返回一个time_t类型的值(即long）。由于在大多数32位的设备上，long为4个字节有符号数，所以最大秒数为：2^23，大约2038年就会存在溢出的问题。所以后面的设备都用64位去存储，当然这不是本文探讨的地方。

为什么使用Unix时间戳？
在服务器端使用Unix时间戳更加通用。

三、算法转换思路

北京时间转Unix时间戳：

这个转换比较简单，用当前的时间的年月日时分秒，依次减去1970/1/1 00:00:00即可。只要注意闰年的情况就行，最后注意需要加上北京时区的8个小时。

Unix时间戳转北京时间：

不严谨的说每隔4年就有一个闰年（此处暂不考虑2100年这样的非闰年，因为time_t限制，可取的范围只有1970~2038），所以可以将4年看做一个周期（即365+365+365+366=1461天）。通过总天数除以1461得到周期的个数，然后1970加上周期的个数乘以4就是年份。总天数对1461取余就是这个周期内的天数，然后根据平闰年去判断年月日时分秒。

四、具体代码

#include 
#include 
#include "stdint.h"

 
#define FOURYEARDAY (365+365+365+366)  //4年一个周期内的总天数（1970~2038不存在2100这类年份，故暂不优化）
#define TIMEZONE    (8)                //北京时区调整 
 
typedef struct rtc_time_struct
{
    uint16_t ui8Year;       // 1970~2038
    uint8_t ui8Month;       // 1~12
    uint8_t ui8DayOfMonth;  // 1~31
    uint8_t ui8Week;
    uint8_t ui8Hour;        // 0~23
    uint8_t ui8Minute;      // 0~59
    uint8_t ui8Second;      // 0~59
   
}rtc_time_t;
 
static uint8_t month_day[12]={31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31}; //平年 
static uint8_t Leap_month_day[12]={31, 29, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31}; //闰年 
const uint16_t dayPerYear[4] = {365, 365, 365, 366};
 
// 判断是否是闰年 
// year: 需要判断的年 
// return：1：闰年
//        0: 平年 
uint8_t isLeapYear(uint16_t year)
{
	uint8_t res=0;
	
	if(year%4 == 0) // 能够被4整除 
	{
		if((year%100 == 0) && (year%400 != 0))	//能够被100整除，但是不能够被400整除 
		{
			res = 0;
		}
		else
		{
			res =1;
		}
	}
	return res;
}
 
// 将Unix时间戳转换为北京时间
// unixTime: 需要判断的Unix时间戳 
// *tempBeijing:返回的北京时间
// return：none
// note：没对输入参数正确性做判断
void covUnixTimeStp2Beijing(uint32_t unixTime, rtc_time_t *tempBeijing)
{
    uint32_t totleDaynum=0, totleSecNum=0;
    uint16_t remainDayofYear, tempDay=0;
    uint8_t *pr, tempYear=0;
    
 
    totleDaynum = unixTime/(24*60*60); //总天数(注意加括号)
    totleSecNum = unixTime%(24*60*60); //当天剩余的秒速
 
    memset(tempBeijing, 0x00, sizeof(rtc_time_t));
    //1.计算哪一年
    tempBeijing->ui8Year = 1970 + (totleDaynum/FOURYEARDAY)*4;
    remainDayofYear = totleDaynum%FOURYEARDAY+1;
    while(remainDayofYear >= dayPerYear[tempYear]){
        remainDayofYear -= dayPerYear[tempYear];
        tempBeijing->ui8Year++;
        tempYear++;
    }
    
    //2.计算哪一月的哪一天
    pr = isLeapYear(tempBeijing->ui8Year)?Leap_month_day:month_day;
    while(remainDayofYear > *(pr+tempBeijing->ui8Month))
    {
		remainDayofYear -= *(pr+tempBeijing->ui8Month);
        tempBeijing->ui8Month++;
    }
    tempBeijing->ui8Month++; //month
    tempBeijing->ui8DayOfMonth = remainDayofYear; //day
  
    //3.计算当天时间
    tempBeijing->ui8Hour = totleSecNum/3600;
    tempBeijing->ui8Minute = (totleSecNum%3600)/60; //error：变量搞错
    tempBeijing->ui8Second = (totleSecNum%3600)%60;
 
    //4.时区调整
    tempBeijing->ui8Hour +=TIMEZONE; 
    if(tempBeijing->ui8Hour>23){
        tempBeijing->ui8Hour -= 24;
        tempBeijing->ui8DayOfMonth++;
    }
}
 
// 将北京时间转换为Unix时间戳 
// year: 需要判断的年 
// return：Unix时间戳（从1970/1/1 00:00:00 到现在的秒数) 
// note：没对输入参数正确性做判断
uint32_t covBeijing2UnixTimeStp(rtc_time_t *beijingTime)
{
	uint32_t daynum=0, SecNum=0; //保存北京时间到起始时间的天数
	uint16_t tempYear=1970, tempMonth=0;
 
 
	//1.年的天数 
	while(tempYear < beijingTime->ui8Year) 
	{
		if(isLeapYear(tempYear)){
			daynum += 366;
		}
		else{
			daynum += 365;
		}
		tempYear++;
	}
	//2.月的天数
 	while(tempMonth < beijingTime->ui8Month-1) 
 	{
        if(isLeapYear(beijingTime->ui8Year)){ //闰年
            daynum += Leap_month_day[tempMonth];
        }
        else{
		    daynum += month_day[tempMonth];
        }
		tempMonth++;
	}
    //3.天数
	daynum += (beijingTime->ui8DayOfMonth-1);
 
    //4.时分秒
    SecNum = daynum*24*60*60; //s    
    SecNum += beijingTime->ui8Hour*60*60;    
    SecNum += beijingTime->ui8Minute*60;    
    SecNum += beijingTime->ui8Second;
 
    //5.时区调整
    SecNum -= TIMEZONE*60*60;
 
    return SecNum;
}
 
 
//测试主函数 
int main()
{
    rtc_time_t testTime;
    uint32_t UnixTimsStamp=0;
 
    // 测试用例：平/闰年，闰月，8点前等 
    // 使用时，修改这里就可以
    testTime.ui8Year = 2016;
    testTime.ui8Month = 02;
    testTime.ui8DayOfMonth = 29;
    testTime.ui8Hour = 05;
    testTime.ui8Minute = 20;
    testTime.ui8Second = 00;
  
    UnixTimsStamp = covBeijing2UnixTimeStp(&testTime);
    printf("%d/%02d/%02d-%02d:%02d:%02d convert is: %u\n\n", \
                    testTime.ui8Year, testTime.ui8Month, testTime.ui8DayOfMonth, \
                    testTime.ui8Hour, testTime.ui8Minute, testTime.ui8Second, UnixTimsStamp);
 
    covUnixTimeStp2Beijing(UnixTimsStamp, &testTime);
    printf("%u convert is: %d/%02d/%02d-%02d:%02d:%02d\n", UnixTimsStamp, 
                    testTime.ui8Year, testTime.ui8Month, testTime.ui8DayOfMonth, \
                    testTime.ui8Hour, testTime.ui8Minute, testTime.ui8Second);
}
 

运行结果如下：

五、结果验证

通过站长工具验证，测试ok：