将UTC time_t转换为UTC tm

Question

我所有的内部时间都存储在time_t中。我需要把它们转换成struct tm。如果我使用localtime，则时间是正确的，但tm_isdst可能会被设置，导致时间中断一小时。如果我使用gmtime，它会得到错误的时间，除以时区差。

编辑我正在寻找一个跨平台的解决方案，在和Linux中工作

Answer 1

这里有一个跨平台的解决方案，它需要C++11或更高版本，还有一个免费的，开放源码的，只有头的日期库。当您的供应商给您带来C++20时，您可以松掉数据库，因为它被合并到C++20 <chrono>中。

实际上，通过遍历time_t将tm转换为UTC tm比使用C更容易。在每个平台上确实存在不同的扩展来实现这一点，但是扩展有不同的语法。该解决方案在所有平台上都具有统一的语法。

在C++11中，虽然没有指定，但time_t和std::chrono::system_clock跟踪Unix时间的精度不同，这是一个事实上的标准。在C++20中，这将为std::chrono::system_clock指定。对于time_t来说，事实上的精度是seconds。我们可以利用这些知识在can和C++ <chrono> API之间创建非常高效的转换。

步骤1:将time_t转换为chrono::time_point

这是非常容易和有效的：

date::sys_seconds
to_chrono(std::time_t t)
{
    using namespace date;
    using namespace std::chrono;

    return sys_seconds{seconds{t}};
}

date::sys_seconds只是一个类型别名，用于：

std::chrono::time_point<std::chrono::system_clock, std::chrono::seconds>

即基于time_point的system_clock，但具有seconds的精度。

这个函数所做的就是将类型从time_t更改为seconds，然后更改为time_point。没有进行实际计算。下面是to_chrono的优化clang编译

    .globl  __Z9to_chronol          ## -- Begin function _Z9to_chronol
    .p2align    4, 0x90
__Z9to_chronol:                         ## @_Z9to_chronol
    .cfi_startproc
## %bb.0:
    pushq   %rbp
    .cfi_def_cfa_offset 16
    .cfi_offset %rbp, -16
    movq    %rsp, %rbp
    .cfi_def_cfa_register %rbp
    movq    %rdi, %rax
    popq    %rbp
    retq
    .cfi_endproc

这里有一个函数调用的锅炉板。如果你把这个连在一起，那也就消失了。

此外，通过简单地删除C++20并将date::sys_seconds更改为std::chrono::sys_seconds，此函数将移植到std::chrono::sys_seconds。

步骤2:将sys_seconds转换为tm

计算就是在这里进行的：

std::tm
to_tm(date::sys_seconds tp)
{
    using namespace date;
    using namespace std::chrono;

    auto td = floor<days>(tp);
    year_month_day ymd = td;
    hh_mm_ss<seconds> tod{tp - td};  // <seconds> can be omitted in C++17
    tm t{};
    t.tm_sec  = tod.seconds().count();
    t.tm_min  = tod.minutes().count();
    t.tm_hour = tod.hours().count();
    t.tm_mday = unsigned{ymd.day()};
    t.tm_mon  = (ymd.month() - January).count();
    t.tm_year = (ymd.year() - 1900_y).count();
    t.tm_wday = weekday{td}.c_encoding();
    t.tm_yday = (td - sys_days{ymd.year()/January/1}).count();
    t.tm_isdst = 0;
    return t;
}

所有的计算都发生在前三行：

auto td = floor<days>(tp);
year_month_day ymd = td;
hh_mm_ss<seconds> tod{tp - td};  // <seconds> can be omitted in C++17

然后，函数的其余部分只提取字段来填充tm成员。

auto td = floor<days>(tp);

上面的第一行简单地将time_point的精度从seconds截断到days，向下舍入到负无穷大(即使是在1970-01-01年以前的time_points )。这只不过是除以86400。

year_month_day ymd = td;

上面的第二行计算了自该时代以来的天数，并将其转换为{year, month, day}数据结构。这是大多数计算发生的地方。

hh_mm_ss<seconds> tod{tp - td};  // <seconds> can be omitted in C++17

上面的第三行从秒精度time_point中减去日精度time_point，从而导致从协调世界时午夜开始的std::chrono::seconds时间持续时间。然后将此持续时间分解为{hours, minutes, seconds}数据结构(类型为hh_mm_ss)。在C++17中，可以选择将该行简化为：

hh_mm_ss tod{tp - td};  // <seconds> can be omitted in C++17

现在，to_tm只需提取字段，根据C API填写tm。

int   tm_sec;        //   seconds after the minute -- [0, 60]
int   tm_min;        //   minutes after the hour -- [0, 59]
int   tm_hour;       //   hours since midnight -- [0, 23]
int   tm_mday;       //   day of the month -- [1, 31]
int   tm_mon;        //   months since January -- [0, 11]
int   tm_year;       //   years since 1900

int tm_wday; // days since Sunday -- [0, 6]
int tm_yday; // days since January 1 -- [0, 365]
int tm_isdst; // Daylight Saving Time flag

首先零初始化tm是很重要的，因为不同的平台都有额外的tm数据成员作为扩展，最好给值为0。

tm t{};

对于小时、分钟和秒，只需从tod中提取适当的tod，然后用.count()成员函数提取积分值：

t.tm_sec  = tod.seconds().count();
t.tm_min  = tod.minutes().count();
t.tm_hour = tod.hours().count();

day有向unsigned的显式转换，这是data不给tm数据成员意外偏倚的少数地方之一：

t.tm_mday = unsigned{ymd.day()};

tm_mon被定义为“一月以来的几个月”，因此必须考虑到偏见。可以从January中减去month，从而导致months持续时间。这是一个chrono::duration，可以使用.count()成员函数提取积分值：

t.tm_mon  = (ymd.month() - January).count();

类似地，tm_year是自1900年以来的几年：

t.tm_year = (ymd.year() - 1900_y).count();

我们可以使用转换语法将一个天精度time_point (td)转换为一个weekday，然后weekday有一个成员函数.c_encoding()来提取一个与can相匹配的整数值:从周日开始- 0，6。或者，如果你想要ISO编码Mon，Sun -> 1，7，也可以使用.iso_encoding()成员函数。

t.tm_wday = weekday{td}.c_encoding();

tm_yday是从1月1日开始的- 0,365。这很容易通过从天-精度time_point (td)中减去一年中的第一个时间来计算，从而创建一个days chrono::duration。

t.tm_yday = (td - sys_days{ymd.year()/January/1}).count();

最后，应将tm_isdst设置为0，以指示夏时制时间无效。从技术上讲，这个步骤在零初始化tm时已经完成了，但为了便于阅读，在这里重复如下：

t.tm_isdst = 0;

可以通过以下方式将to_tm移植到C++20：

• 删除using namespace date;
• 将date::sys_seconds更改为std::chrono::sys_seconds
• 将1900_y更改为1900y

示例使用：

给定一个time_t，下面是如何使用这些函数将其转换为UTC tm

std::time_t t = std::time(nullptr);
std::tm tm = to_tm(to_chrono(t));

以下是必要的标题：

#include "date/date.h"
#include <chrono>
#include <ctime>

或者在C++20，只是：

#include <chrono>
#include <ctime>