UNIX系统的显示时间何时会到达尽头

本文分为三个小块:

一、UNIX系统中时间的存储形式；

二、 time_t 的最大值是多少；

三、将time_t 的最大值转化为真实世界的时间；

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# 欢迎诸位园友指正 #

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一、时间的存储形式

UNIX下存储时间常见的有两种存储方式:

一种是time_t 这种类型，存储了从1970年到现在经过了多少秒，在UNIX系统中，time_t 是 long 类型的typedef 形式，它的定义位于文件/usr/include/time.h中。要想更精确一点，可以用结构体 struct timeval，它精确到微秒，见下列代码。

struct timeval
{
    long tv_sec;   /*秒*/
    long tv_usec;  /*微秒*/
};

另一种是用一个结构体 struct tm 来分别存储年月日时分秒的，见下列代码。

struct tm
{
    int tm_sec;  /*秒，正常范围0-59， 但允许至61*/
    int tm_min;  /*分钟，0-59*/
    int tm_hour; /*小时， 0-23*/
    int tm_mday; /*日，即一个月中的第几天，1-31*/
    int tm_mon;  /*月， 从一月算起，0-11*/int tm_year; /*年， 从1900至今已经多少年*/int tm_wday; /*星期，一周中的第几天， 从星期日算起，0-6*/
    int tm_yday; /*从今年1月1日到目前的天数，范围0-365*/
    int tm_isdst;/*日光节约时间的旗标*/
};

需要特别注意的是，年份是从1900年起至今多少年，而不是直接存储如2011年，月份从0开始的，0表示一月，星期也是从0开始的， 0表示星期日，1表示星期一。

二、 time_t 的最大值是多少？

这个问题不难。由于time_t 是 long 类型的typedef 形式，所以time_t的最大值也即 long 类型的最大值；

对于32位操作系统，long类型的最大值为0x7FFFFFFF，转化为十进制约为21亿，而unsigned long的最大值约为42亿。见下列代码。

#include<iostream>
#include<time.h>
#include<iomanip>
using namespace std;

int main(){
  long long_max = 0x7FFFFFFF;
  cout << dec << long_max << endl;   //以十进制输出long_max的值，输出: 2147483647
  
  time_t time_t_max = 0x7FFFFFFF;
  cout << dec << time_t_max << endl; //输出: 2147483647
  
  unsigned long unsigned_long_max = 0xFFFFFFFF;
  cout << dec << unsigned_long_max << endl; //输出: 4294967295
}

三、 time_t 的最大值转化为时间

time_t的最大值已经知道了，那么如何将此最大值转化为时间呢？库time.h 已经为我们准备了很多函数来实现这个目的。

常用的时间函数：
#include <time.h>

char *ctime(const time_t *timep);

将time_t 类型转换为真实世界的时间，以字符串显示，得到的时间是经过时区转换的时间。

char *asctime(const struct tm *timeptr);

将struct tm 类型转换为真实世界的时间，以字符串的形式显示，它和ctime不同在于: 1,传入的参数形式不一样; 2,不经过时区转换。

struct tm* gmtime(const time_t *timep);

将time_t 类型转换为一个struct tm 类型，得到的是没有经过时区转换的UTC时间(译为世界标准时间 or 世界协调时间)。

stuct tm* localtime(const time_t *timep);

将time_t 类型转换为一个struct tm 类型，和gmtime类似，但是它是经过时区转换的时间，得到的是本地时间。

有了这些函数，我们就可以将time_t 类型的最大值转换为真实世界的时间了。

最简单的一个方案: 用ctime() 函数将time_t 转换为真实时间，见下代码。

#include<stdio.h>
#include<time.h>int main() {
  time_t time_t_max = 0x7FFFFFFF;  
  
  printf("time_t_max = %s 
", ctime(&time_t_max)); 
  //输出: time_t_max = Tue Jan 19 11:14:07 2038

  return 0;  
}

也就是说32位UNIX计算机能够显示的时间最多到2038年1月19号11点14分07秒(北京时间)。但是这里有一个问题，ctime() 函数把参数转换为当地时间，它跟世界标准时间UTC并不一致，而我们要得到的是世界通用的UTC时间。

修订后方案: 用gmtime() 函数将time_h 的最大值转换成UTC时间值，再将这个strct tm 类型的数据用asctime() 函数转换成真是世界的时间。见下代码。

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

int main() {
  time_t time_t_max = 0x7FFFFFFF;  
  printf("time_t_max = %s 
", asctime(gmtime(&time_t_max))); 
  //输出: time_t_max = Tue Jan 19 03:14:07 2038
  return 0;  
}

得到结果2038年1月19号03点14分07秒(UTC时间)，这与北京时间有八小时的时差。

也就是说，到2038年1月19号03点14分07秒(UTC时间)这个点，32位计算机在UNIX平台存放的时间变量将溢出，超过此一瞬间，时间将会“绕回”且在内部被表示为一个负数，并造成程序无法工作，因为它们无法将此时间识别为2038年，而可能会依个别实现而跳回1970年或1901年，错误的计算及动作可能因此产生。这就是著名的2038年问题。直到2006年，仍然有数以亿计的32位系统在运行中，特别是许多嵌入式系统。相对于一般计算机科技18至24个月的革命性更新，嵌入式系统可能直至使用寿命终结都不会改变。

当然了，64位操作系统可以记录至约2900亿年后的292,277,026,596年12月4日15:30:08，星期日（UTC），完全不存在这个2038年问题。

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参考文献

《C专家编程》, Peter Van Der Linden 著, 徐波译

cousera course: Introduction to Computing, by Li Ge

"c++ 时间类型详解 time_t", by kakaka2011

"2038年问题", by 维基百科