小心C语言时间函数陷阱

来源:互联网 发布:眼睑凹陷填充 知乎 编辑:程序博客网 时间:2024/04/28 06:30

C语


       
       在编写C语言的应用程序时,为了获取或者打印一些跟时间有关的信息,我们经常会使用到C语言自带的一些时间函数,诸如:time、localtime、ctime、mktime和asctime等。但你可能没有注意到这里面含有一些有趣的现象,先来看一个例子:

  1 #include <stdio.h>
  2 #include <time.h>
  3
  4 int main ()
  5 {
  6
  7    time_t time_1, time_2;
  8    struct tm *tm_1, *tm_2, *tm_3;
  9    struct tm tm_4, tm_5;
 10
 11    printf("-------------------- PART I -------------------\n");
 12
 13    time_1 = time(NULL);
 14    sleep(3);
 15    time_2 = time(NULL);
 16    printf("time1:%d time2:%d\n",time_1,time_2);
 17
 18    tm_1 = (struct tm*)localtime(&time_1);
 19    tm_2 = (struct tm*)localtime(&time_2);
 20    tm_3 = (struct tm*)localtime(&time_1);
 21
 22    printf("tm_1 ptr:%p tm_2 ptr:%p tm_3 ptr:%p\n",tm_1,tm_2,tm_3);
 23    printf("asctime(tm_1):%s",asctime(tm_1));
 24    printf("asctime(tm_2):%s",asctime(tm_2));
 25    printf("asctime(tm_3):%s",asctime(tm_3));
 26 }

       在看这段代码的输出结果之前,先问大家两个问题:
        (1) 第22行,struct tm结构体 tm_1、tm_2和tm_3的值有什么关系?
        (2) 第23-26行的输出结果中,tm_2的时间真的比tm_1晚3秒吗
 
       接下来,我们来看一下这段代码的输出结果:
-------------------- PART I -------------------
time1:1340256774 time2:1340256777
tm_1 ptr:0xfec6f48 tm_2 ptr:0xfec6f48 tm_3 ptr:0xfec6f48
asctime(tm_1):Thu Jun 21 01:32:54 2012
asctime(tm_2):Thu Jun 21 01:32:54 2012
asctime(tm_3):Thu Jun 21 01:32:54 2012
       
       这里的打印结果是否跟你前面预想的一样呢?没错,第22行中的tm_1、tm_2和tm_3其实指向的是同一个地址。在localtime函数的实现中,采用了一个静态内部struct tm结构体来存储对应的时间信息。每次对localtime函数的调用,都将会修改内部这个struct tm结构体,也就是说,这个结构体将只会保存最新的调用结果。因此,localtime每次返回的struct tm结构体也将是同一个,即指向的地址是同一个。这也就意味着,后续第23行到第25行对asctime的调用中,实际上传入的都是同一个结构体(指向同一个地址的指针),结果它们打出来的时间一样也就不足为奇了

       我们再来看以下这段代码:
  1 #include <stdio.h>
  2 #include <time.h>
  3
  4 int main ()
  5 {
  6
  7    time_t time_1, time_2;
  8    struct tm *tm_1, *tm_2, *tm_3;
  9    struct tm tm_4, tm_5;
 10
 11    printf("-------------------- PART I -------------------\n");
 12
 13    time_1 = time(NULL);
 14    sleep(3);
 15    time_2 = time(NULL);
 16    printf("time1:%d time2:%d\n",time_1,time_2);
 17
 18    tm_1 = (struct tm*)localtime(&time_1);
 19    tm_2 = (struct tm*)localtime(&time_2);
 20    tm_3 = (struct tm*)localtime(&time_1);
 21
 22    printf("tm_1 ptr:%p tm_2 ptr:%p tm_3 ptr:%p\n",tm_1,tm_2,tm_3);
 23    printf("asctime(tm_1):%s",asctime(tm_1));
 24    printf("asctime(tm_2):%s",asctime(tm_2));
 25    printf("asctime(tm_3):%s",asctime(tm_3));
 26    
 27
 28    printf("-------------------- PART II -------------------\n");
 29
 30    time_1 = time(NULL);
 31    sleep(3);
 32    time_2 = time(NULL);
 33    printf("time1:%d time2:%d\n",time_1,time_2);
 34
 35    tm_4 = *((struct tm*)localtime(&time_1));
 36    tm_5 = *((struct tm*)localtime(&time_2));
 37
 38    printf("tm_4 ptr:%p tm_5 ptr:%p\n",&tm_4,&tm_5);
 39    printf("tm_4 sec:%d tm_5 sec:%d\n",tm_4.tm_sec,tm_5.tm_sec);
 40
 41    printf("asctime(&tm_4):%sasctime(&tm_5):%s",asctime(&tm_4),asctime(&tm_5));
 42    printf("asctime(&tm_4) ptr:%p asctime(&tm_5) ptr:%p\n",asctime(&tm_4),asctime(&tm_5));
 43
 44    printf("asctime(&tm_4):%s",asctime(&tm_4));
 45    printf("asctime(&tm_5):%s",asctime(&tm_5));

       在第28行之前跟上面的示例代码是一样,这里就不再冗述,我们主要来看剩余部分。既然在前面我们已经知道了localtime返回的是同一个内部静态结构的地址,那么我们不禁想到可以将它赋值给本地结构体,这样前面对localtime函数的返回值可以得到保存,不会被后面的调用所覆盖,如第35和36行所示。那么,我们不禁想问:第41行打印出来的结构体tm_4和tm_5对应的时间结果跟第44-45行打印出来的一样么?

       我们来看一下PART II的输出结果:

-------------------- PART II -------------------
time1:1340256777 time2:1340256780
tm_4 ptr:0xffe82dd8 tm_5 ptr:0xffe82e08
tm_4 sec:57 tm_5 sec:0
asctime(&tm_4):Thu Jun 21 01:33:00 2012
asctime(&tm_5):Thu Jun 21 01:33:00 2012
asctime(&tm_4) ptr:0xfec59dc asctime(&tm_5) ptr:0xfec59dc
asctime(&tm_4):Thu Jun 21 01:32:57 2012
asctime(&tm_5):Thu Jun 21 01:33:00 2012

       输出结果跟你的预期一样么?我们惊奇地发现,第41行打印的结果中,tm_4和tm_5的时间字符串是一样的。但我们通过打印出tm_4和tm_5结构体的地址,以及对应的秒数(tm.sec),都可以让我们确信这次tm_4和tm_5是两个不同的时间结构体。问题其实出在asctime函数中,通过打印asctime调用tm_4和tm_5结构体后返回的指针地址,我们发现这两个地址是一样的。从asctime函数的行为,我们不难联想到,其实它的内部实现跟localtime类似,它也使用了一个内部静态字符数组来保存转换好的时间字符串。每次对asctime的调用,都将修改这个字符串,而函数每次都将返回同一个地址,即内部静态字符数组的地址。

       下面我们来分析一下第41行的行为:
  1) 调用asctime(&tm_4),按照tm_4的信息更新内部静态字符数组,返回字符数组的地址;
  2) 调用asctime(&tm_5),按照tm_5的信息更新内部静态字符数组,返回字符数组的地址。在这一步中,新的tm_5的信息将会覆盖掉原来tm_4的那些信息。
  3) 打印第一个参数指向地址的字符串,即该内部静态字符数组。此时这个字符串已经被更新为tm_5的信息了,因此,将打印tm_5对应的时间信息。
  4) 打印第二个参数指向地址的字符串,即tm_5对应的时间信息
 
       而在第44行中,我们在调用asctime函数后,随即将信息打印出来,此时则为tm_4的时间信息。同理,跟我们对localtime函数的操作类似,我们也可以通过本地字符数组来保存asctime函数的调用结果,从而避免结果被后续的调用所覆盖。

       根据POSIX标准,时间函数asctime()、ctime()、gmtime()和localtime()函数都将返回内部静态对象,要么是struct tm结构体,要么是字符数组。因此,在对这些函数的调用时,我们需要额外的小心,如果不需要保存其调用结果,我们可以及时地打印,如果需要保存其调用结果,可以采用本地结构来临时存放。
 
 
参考文献: 
1. asctime函数说明 http://linux.die.net/man/3/asctime
2. localtime函数说明 http://linux.die.net/man/3/localtime