c++ - 如何在不使用 time_t 的情况下将 std::chrono::time_point 转换为 std::tm？

Question

我想打印或提取年/月/日值。

由于2038年的问题，我不想使用time_t，但是我在网上找到的所有示例都使用它来将time_point转换为tm .

有没有简单的方法将time_point转换为tm(最好是不带boost)？

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libc 中的 timesub 之类的实现将是我最后的手段: http://www.opensource.apple.com/source/Libc/Libc-262/stdtime/localtime.c

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编辑:阅读建议的链接并进行更多研究后，我得出以下结论。

1. 在 64 位长的地方使用 time_t 是可以的(对于大多数用途)。
2. 将 Boost.Date_Time 用于可移植代码。

值得注意的是，Boost.Date_Time 可以是一个只有头文件的库。资源: http://www.boost.org/doc/libs/1_53_0/more/getting_started/unix-variants.html#header-only-libraries

Answer 1

用更好的算法更新答案，链接到算法的详细描述，并完全转换为 std::tm .

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I would like to print or extract year/month/day values. Is there a simple way to convert from time_point to tm (preferably without boost)?

首先要注意的是 std::chrono::time_point不仅在 duration 上被模板化，而且在时钟上。时钟意味着一个时代。而且不同的时钟可以有不同的历元。

例如，在我的系统上，std::chrono::high_resolution_clock和 std::chrono::steady_clock有一个时代:每当计算机启动时。如果您不知道计算机何时启动，则无法转换 time_point到任何日历系统。

话虽如此，您可能只是在谈论std::chrono::system_clock::time_point , 如 time_point , 只有这个 time_point , 需要与公历(公历)具有确定性关系。

事实证明，std::chrono::system_clock 的每个实现我知道正在使用 unix time .这有一个忽略闰秒的 1970 年新年纪元。

标准不保证这一点。但是，如果您想使用以下公式，您可以利用这一事实:

chrono-Compatible Low-Level Date Algorithms

首先，警告，我使用的是最新的 C++1y 草案，其中包括了新的 constexpr工具。如果您需要退后一些 constexpr编译器的属性，就这样做吧。

鉴于上述链接中的算法，您可以转换 std::chrono::time_point<std::chrono::system_clock, Duration>到 std::tm , 不使用 time_t具有以下功能:

template <class Duration>
std::tm
make_utc_tm(std::chrono::time_point<std::chrono::system_clock, Duration> tp)
{
    using namespace std;
    using namespace std::chrono;
    typedef duration<int, ratio_multiply<hours::period, ratio<24>>> days;
    // t is time duration since 1970-01-01
    Duration t = tp.time_since_epoch();
    // d is days since 1970-01-01
    days d = round_down<days>(t);
    // t is now time duration since midnight of day d
    t -= d;
    // break d down into year/month/day
    int year;
    unsigned month;
    unsigned day;
    std::tie(year, month, day) = civil_from_days(d.count());
    // start filling in the tm with calendar info
    std::tm tm = {0};
    tm.tm_year = year - 1900;
    tm.tm_mon = month - 1;
    tm.tm_mday = day;
    tm.tm_wday = weekday_from_days(d.count());
    tm.tm_yday = d.count() - days_from_civil(year, 1, 1);
    // Fill in the time
    tm.tm_hour = duration_cast<hours>(t).count();
    t -= hours(tm.tm_hour);
    tm.tm_min = duration_cast<minutes>(t).count();
    t -= minutes(tm.tm_min);
    tm.tm_sec = duration_cast<seconds>(t).count();
    return tm;
}

还要注意 std::chrono::system_clock::time_point在所有现有实现上是 UTC(忽略闰秒)时区的持续时间。如果要转换 time_point使用另一个时区，您需要将时区的持续时间偏移添加/减去 std::chrono::system_clock::time_point在将其转换为 days 的精度之前.如果您还想考虑闰秒，则在截断前调整适当的秒数到 days使用 this table ，以及 unix 时间与 UTC现在对齐的知识。

这个函数可以通过以下方式验证:

#include <iostream>
#include <iomanip>

void
print_tm(const std::tm& tm)
{
    using namespace std;
    cout << tm.tm_year+1900;
    char fill = cout.fill();
    cout << setfill('0');
    cout << '-' << setw(2) << tm.tm_mon+1;
    cout << '-' << setw(2) << tm.tm_mday;
    cout << ' ';
    switch (tm.tm_wday)
    {
    case 0:
        cout << "Sun";
        break;
    case 1:
        cout << "Mon";
        break;
    case 2:
        cout << "Tue";
        break;
    case 3:
        cout << "Wed";
        break;
    case 4:
        cout << "Thu";
        break;
    case 5:
        cout << "Fri";
        break;
    case 6:
        cout << "Sat";
        break;
    }
    cout << ' ';
    cout << ' ' << setw(2) << tm.tm_hour;
    cout << ':' << setw(2) << tm.tm_min;
    cout << ':' << setw(2) << tm.tm_sec << " UTC.";
    cout << setfill(fill);
    cout << "  This is " << tm.tm_yday << " days since Jan 1\n";
}

int
main()
{
    print_tm(make_utc_tm(std::chrono::system_clock::now()));
}

对我来说目前打印出来的是:

2013-09-15 Sun 18:16:50 UTC. This is 257 days since Jan 1

万一chrono-Compatible Low-Level Date Algorithms离线或移动，这里是 make_utc_tm 中使用的算法.在上面的链接中有对这些算法的深入解释。它们经过充分测试，并且具有非常大的有效性范围。

// Returns number of days since civil 1970-01-01.  Negative values indicate
//    days prior to 1970-01-01.
// Preconditions:  y-m-d represents a date in the civil (Gregorian) calendar
//                 m is in [1, 12]
//                 d is in [1, last_day_of_month(y, m)]
//                 y is "approximately" in
//                   [numeric_limits<Int>::min()/366, numeric_limits<Int>::max()/366]
//                 Exact range of validity is:
//                 [civil_from_days(numeric_limits<Int>::min()),
//                  civil_from_days(numeric_limits<Int>::max()-719468)]
template <class Int>
constexpr
Int
days_from_civil(Int y, unsigned m, unsigned d) noexcept
{
    static_assert(std::numeric_limits<unsigned>::digits >= 18,
             "This algorithm has not been ported to a 16 bit unsigned integer");
    static_assert(std::numeric_limits<Int>::digits >= 20,
             "This algorithm has not been ported to a 16 bit signed integer");
    y -= m <= 2;
    const Int era = (y >= 0 ? y : y-399) / 400;
    const unsigned yoe = static_cast<unsigned>(y - era * 400);      // [0, 399]
    const unsigned doy = (153*(m + (m > 2 ? -3 : 9)) + 2)/5 + d-1;  // [0, 365]
    const unsigned doe = yoe * 365 + yoe/4 - yoe/100 + doy;         // [0, 146096]
    return era * 146097 + static_cast<Int>(doe) - 719468;
}

// Returns year/month/day triple in civil calendar
// Preconditions:  z is number of days since 1970-01-01 and is in the range:
//                   [numeric_limits<Int>::min(), numeric_limits<Int>::max()-719468].
template <class Int>
constexpr
std::tuple<Int, unsigned, unsigned>
civil_from_days(Int z) noexcept
{
    static_assert(std::numeric_limits<unsigned>::digits >= 18,
             "This algorithm has not been ported to a 16 bit unsigned integer");
    static_assert(std::numeric_limits<Int>::digits >= 20,
             "This algorithm has not been ported to a 16 bit signed integer");
    z += 719468;
    const Int era = (z >= 0 ? z : z - 146096) / 146097;
    const unsigned doe = static_cast<unsigned>(z - era * 146097);          // [0, 146096]
    const unsigned yoe = (doe - doe/1460 + doe/36524 - doe/146096) / 365;  // [0, 399]
    const Int y = static_cast<Int>(yoe) + era * 400;
    const unsigned doy = doe - (365*yoe + yoe/4 - yoe/100);                // [0, 365]
    const unsigned mp = (5*doy + 2)/153;                                   // [0, 11]
    const unsigned d = doy - (153*mp+2)/5 + 1;                             // [1, 31]
    const unsigned m = mp + (mp < 10 ? 3 : -9);                            // [1, 12]
    return std::tuple<Int, unsigned, unsigned>(y + (m <= 2), m, d);
}

template <class Int>
constexpr
unsigned
weekday_from_days(Int z) noexcept
{
    return static_cast<unsigned>(z >= -4 ? (z+4) % 7 : (z+5) % 7 + 6);
}

template <class To, class Rep, class Period>
To
round_down(const std::chrono::duration<Rep, Period>& d)
{
    To t = std::chrono::duration_cast<To>(d);
    if (t > d)
        --t;
    return t;
}

更新

最近，我将上述算法打包到免费提供的日期/时间库中 documented and available here .这个库可以很容易地从 std::system_clock::time_point 中提取年/月/日。 ，甚至小时:分钟:秒:小数秒。所有这些都没有经过time_t .

这是一个简单的程序，它使用上面的仅 header 库打印出 UTC 时区中的当前日期和时间，精度为 system_clock::time_point提供(在本例中为微秒):

#include "date.h"
#include <iostream>


int
main()
{
    using namespace date;
    using namespace std;
    using namespace std::chrono;
    auto const now = system_clock::now();
    auto const dp = time_point_cast<days>(now);
    auto const date = year_month_day(dp);
    auto const time = make_time(now-dp);
    cout << date << ' ' << time << " UTC\n";
}

这只是为我输出:

2015-05-19 15:03:47.754002 UTC

这个库有效地变成了 std::chrono::system_clock::time_point转换为易于使用的日期时间类型。