UTC时间戳与北京时间转换

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前言

在应用中用到了 UTC 时间戳与北京时间进行转换的需求，这里做一个记录，方便后面有需求时直接拿来用。

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一、几个时间相关的概念

• GMT 时间：Greenwich Mean Time，格林尼治平时，又称格林尼治平均时间或格林尼治标准时间。是指位于英国伦敦郊区的皇家格林尼治天文台的标准时间。
  • GMT存在较大误差，因此现在已不再被作为标准时间使用。现在的标准时间，是由原子钟报时的协调世界时（UTC）
• UTC 时间：Universal Time Coordinated，中文名称：世界标准时间或世界协调时。
  • UTC时间可以理解为全世界都公用的一个时间。它实际上反映了一种约定，即为全世界所认可的一个统一时间，而不是某特定地区的时间。
  • 中国人常用的北京时间比 UTC 时间快8个小时。也即 UTC 时间凌晨 0 点时，北京时间已经是早上 8 点，这就是为啥全世界人往往不直接用 UTC 时间计时原因。
• CST 时间：China Standard Time，即中国标准时间。在时区划分上，属东八区，比协调世界时早8小时，记为UTC+8。
• UNIX 时间戳（timestamp）：计算机中的 UNIX 时间戳，是以 GMT/UTC 时间 1970-01-01 00:00:00 为起点，到当前具体时间的秒数（不考虑闰秒）。这样做的目的，主要是通过“整数计算”来简化计算机对时间操作的复杂度。

二、场景

要求实现 UTC 时间戳和北京时间的互相转换，其中月份取值范围为 0~11 代表 1~12月。其他时间参数正常（年、日、时、分、秒）

三、验证方法

可以使用 时间戳转换在线工具 来验证转换后的时间是否正确。

这里以 2023-10-30 18:42:00 这个时间为例，转换后的 UTC 秒数为 1698662520。

四、源码

#include 

typedef struct {
    int year;   // 年份
    int month;  // 月份范围：0-11代表1-12月
    int day;    // 日
    int hour;   // 小时
    int minute; // 分钟
    int second; // 秒
} DateTime;

int IsLeapYear(int year) {
    return (year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0);
}

int DaysInMonth(int year, int month) {
    int days[] = { 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 };
    if (month == 1 && IsLeapYear(year))
        return 29;
    else
        return days[month];
}

int UTCSecondsToBeijing(DateTime* dt, int seconds) {
    int offset = 8 * 3600; // 北京为东八区，相对于UTC的偏移量为8小时
    int totalSeconds = seconds + offset;

    dt->year = 1970;
    dt->month = 0;
    dt->day = 1;
    dt->hour = 0;
    dt->minute = 0;
    dt->second = 0;

    while (totalSeconds >= 86400) {
        int daysInYear = IsLeapYear(dt->year) ? 366 : 365;
        if (totalSeconds >= daysInYear * 86400) {
            totalSeconds -= daysInYear * 86400;
            dt->year++;
        }
        else {
            int month = 0;
            while (totalSeconds >= DaysInMonth(dt->year, month) * 86400) {
                totalSeconds -= DaysInMonth(dt->year, month) * 86400;
                month++;
            }
            dt->month = month;
            dt->day = totalSeconds / 86400 + 1;
            totalSeconds %= 86400;
            dt->hour = totalSeconds / 3600;
            dt->minute = (totalSeconds % 3600) / 60;
            dt->second = totalSeconds % 60;
            break;
        }
    }

    return totalSeconds;
}

int BeijingTimeToUTCSeconds(const DateTime* dt) {
    int totalSeconds = 0;

    for (int year = 1970; year < dt->year; year++) {
        totalSeconds += IsLeapYear(year) ? 366 * 86400 : 365 * 86400;
    }

    for (int month = 0; month < dt->month; month++) {
        totalSeconds += DaysInMonth(dt->year, month) * 86400;
    }

    totalSeconds += (dt->day - 1) * 86400;
    totalSeconds += dt->hour * 3600;
    totalSeconds += dt->minute * 60;
    totalSeconds += dt->second;

    int offset = 8 * 3600; // 北京为东八区，相对于UTC的偏移量为8小时
    totalSeconds -= offset;

    return totalSeconds;
}

int main() {
    // 示例：UTC秒数转换成北京时间
    int utcSeconds = 1698662520; // 假设给定的UTC秒数
    DateTime beijingTime;

    int remainingSeconds = UTCSecondsToBeijing(&beijingTime, utcSeconds);

    printf("UTC Seconds: %d\n", utcSeconds);
    printf("Beijing Time: %04d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d\n",
        beijingTime.year, beijingTime.month + 1, beijingTime.day,
        beijingTime.hour, beijingTime.minute, beijingTime.second);
    printf("Remaining Seconds: %d\n\n", remainingSeconds);

    // 示例：北京时间转换成UTC秒数
    DateTime inputTime;
    inputTime.year = 2023;
    inputTime.month = 12 - 1; // 月份范围：0-11代表1-12月
    inputTime.day = 30;
    inputTime.hour = 18;
    inputTime.minute = 42;
    inputTime.second = 0;

    int utcSecondsResult = BeijingTimeToUTCSeconds(&inputTime);

    printf("Beijing Time: %04d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d\n",
        inputTime.year, inputTime.month + 1, inputTime.day,
        inputTime.hour, inputTime.minute, inputTime.second);
    printf("UTC Seconds: %d\n", utcSecondsResult);

    return 0;
}

上述代码分为两个部分，一个是将 UTC 秒数转换为北京时间，另一个是将北京时间转换为 UTC 秒数。你可以根据需要使用其中的任一部分。示例中的北京时间转换成 UTC 秒数部分使用的北京时间为 2023年10月30日18时42分，

五、运行结果

从结果可以看到将 UTC 秒数转换成北京时间，以及从北京时间转换成 UTC 秒数无误。

六、资源自取

UTC时间戳与北京时间转换

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