c++ - 剩余时间测量的 std::chrono::duration 溢出

Question

我想知道事件发生还剩多少时间。我正在为此使用 boost::chrono 或 std::chrono。

基本上算法是这样的:

using std::chrono; // Just for this example
auto start = steady_clock::now();
seconds myTotalTime(10);
while(true){
  auto remaining = start + myTotalTime - steady_clock::now();
  seconds remainingSecs = duration_cast<seconds>(remaining);
  if(remainingSecs.count() <= 0) return true;
  else print("Remaining time = " + remainingSecs.count()); // Pseudo-Code!
}

现在(理论上)可能会发生以下情况:start接近时钟周期的末尾(IMO 没有概念 0 是什么意思，所以它可能是任意的)。
然后 start + myTotalTime可能会溢出，减法可能会下溢。

即使是像 steady_clock::now() - start 这样简单的事情可能下溢。

对于无符号类型，这不是问题。如果它们是未签名的，那么标准保证我仍然得到 steady_clock::now() - start 的正确数量的“单位”。在溢出的情况下 now()和下溢减法:10 - 250 = 10 + 256 - 255 = 16对于 8 位无符号数学。

但是 AFAIK 签名类型的溢出/下溢是未定义的行为。

我错过了什么吗？为什么持续时间，尤其是 time_points 是用有符号类型而不是无符号类型定义的？

Answer 1

这是一个简短的程序，您可以使用它来查看任何平台的 steady_clock 还剩多少范围(相对于现在):

#include <chrono>
#include <iostream>

int
main()
{
    using namespace std::chrono;
    using namespace std;
    using days = duration<int, ratio<86400>>;
    using years = duration<double, ratio_multiply<ratio<146097, 400>, days::period>>;
    cout << years{steady_clock::time_point::max() -
                  steady_clock::now()}.count() << " years to go\n";
}

这将输出从现在开始 steady_clock 溢出的年数。在几个不同的平台上运行几次之后，您应该会有一种温暖而模糊的感觉，除非您的程序要运行数百年以上，否则您无需担心。

在我的平台上(这很常见)，steady_clock 以纳秒为单位测量启动后的时间。

对我来说这个程序输出:

292.127 years to go

任何不能代表now() 无溢出的平台和任何时钟都不太可能被广泛采用。

Why are the duration and especially time_points defined with signed instead of unsigned types?

• 使 duration 和 time_point 减法不易出错。是的，如果你减去 unsigned_smaller - unsigned_larger 你确实会得到一个定义明确的结果，但这个结果不太可能是程序员期望的答案(示例中除外time_point + 持续时间)。

• 因此 1970 年之前的日期时间可以用 system_clock::time_point 表示。尽管未指定，但 system_clock 正在测量 Unix Time 是事实上的标准(使用各种精度)。这需要保持负值来表示 1970-01-01 00:00:00 UTC 之前的时间。我目前正在尝试将这种现有做法标准化。

取而代之的是，带符号的整数表示被指定为具有足够的位数，以试图使溢出成为一个罕见的问题。纳秒精度保证有 +/- 292 年的范围。较粗的精度将具有比这更大的范围。当此默认值不够时，允许自定义表示。