使用 std::chrono 提取自当地时间午夜以来经过的秒数

Question

我想计算自一天开始以来的秒数。问题是，它std::chrono::floor给了我 UTC 的日开始时间，而不是我本地时区的日开始时间。比较一下：

演示：

#include <time.h>
#include <cstdio>
#include <iostream>
#include <cstdint>
#include <chrono>
#include <ctime>

int main() {
    setenv("TZ", "CET-1CEST,M3.5.0,M10.5.0", 1);
    tzset();

    const auto tp_daystart = std::chrono::floor<std::chrono::days>(std::chrono::system_clock::now());
    const auto tp_now = std::chrono::system_clock::now();
    const auto daysec = std::chrono::duration_cast<std::chrono::seconds>(tp_now - tp_daystart);
    std::time_t ttp = std::chrono::system_clock::to_time_t(tp_now);
    std::time_t ttp_s = std::chrono::system_clock::to_time_t(tp_daystart);
    std::cout << "time start: " << std::ctime(&ttp_s) << " / time now: " << std::ctime(&ttp) << "seconds since start of day = " << daysec.count() << "\n";
}

这产生：

time start: Mon May  1 02:00:00 2023
 / time now: Mon May  1 16:26:04 2023
seconds since start of day = 51964

从一天开始算起的秒数当然是错误的，因为它计算的是从凌晨 2 点到下午 4 点，而实际上应该从 开始00:00:00。，因为我确实想计算该时区自这一天开始以来的秒数！我该如何做到这一点？

Answer 1

这个问题实际上有一些棘手的细节，当夏令时等奇怪的事情使事情变得复杂时，必须准确地做出你想要发生的事情的决定。但无论你想发生什么，都可以在计时中完成。

我假设您需要从一天开始以来的物理秒数。这意味着，如果午夜和现在之间存在 UTC 偏移量变化（例如减去一小时），则将考虑此减法。

这意味着我们需要：

1. 立即获取 UTC 时间。
2. 获取当地午夜的 UTC 时间。
3. 减去两个 UTC 时间。

由于您对秒精度感兴趣，我们将从一开始就截断它，然后不再担心它：

#include <chrono>
#include <format>
#include <iostream>

int
main()
{
    using namespace std;
    using namespace chrono;

    auto utc_now = floor<seconds>(system_clock::now());

出于可读性的目的，我使用 localusing directives来减少冗长。

接下来获取对应的本地时间utc_now：

    auto local = zoned_time{current_zone(), utc_now};

current_zone()查找当前设置的时区。Andzoned_time只是一个方便的“对”，将 atime_zone const*和 asys_time结合在一起。可以使用此结构来提取当地时间。或者您可以直接格式化本地时间：

    cout << "time now  : " << format("{:%a %b %e %T %Y}", local) << '\n';

对我来说，这只是输出我的本地时间和日期：

time now  : Mon May  1 10:56:07 2023

现在要获取当地午夜，截断必须days发生在当地时间，而不是系统时间：

    local = floor<days>(local.get_local_time());

这会提取本地时间，将其截断为days，然后将该本地时间分配回zoned_time. 这将更改基础 UTC 时间点 (sys_time)，但不会更改时区。

现在您可以local再次格式化：

    cout << "time start: " << format("{:%a %b %e %T %Y}", local) << '\n';

输出示例：

time start: Mon May  1 00:00:00 2023

最后，从本地午夜（存储在local）中提取 UTC 时间，并从起始 UTC 时间中减去它：

    auto delta = utc_now - local.get_sys_time();
    cout << "seconds since start of day = " << delta << '\n';

输出示例：

seconds since start of day = 39367s

还有一个更复杂的问题：如果存在 UTC 偏移量更改导致当地时间完全跳过当地午夜怎么办？或者如果有两个当地午夜怎么办？

你想怎么处理？

有几种可能：

1. 您可以忽略这种可能性，因为您确定您当地的时区永远不会这样做。在这种情况下，上面的代码就可以了。如果发生这种情况，将本地午夜分配回 的代码行将引发异常local。

2. 如果有两个午夜，您想选择第一个，如果午夜为零，您想从午夜之后的第一个本地时间开始计数。例如，如果当地时间从 23:30 跳到 00:30，则从当地时间 00:30 开始计数。

在这种情况下更改：

    local = floor<days>(local.get_local_time());

到：

    local = zoned_time{local.get_time_zone(),
                       floor<days>(local.get_local_time()),
                       choose::earliest};

这：

• 提取本地时间，并将其截断为days精确的时间。
• 形成一个zoned_time与 相同 time_zone 的新对象local。current_zone()如果您使用移动的移动设备，您不想再次拨打电话。
• 用于choose::earliest选择第一个本地时间，以防存在从本地到 UTC 的两个映射。这也将映射到与本地时间间隙（零午夜）相关的 UTC 时间点。
• 将此新分配zoned_time回local.

现在永远不会抛出异常，并且您将始终从今天的第一个时刻开始计算秒数，即使昨天也计算了一些时间。

如果您想要第二个午夜，这样就不会计算昨天的内容，然后更改choose::earliest为choose::latest。

如果您不想实际计算物理秒，而是想计算“日历秒”，请在本地时间（而不是 UTC）中进行算术。矛盾的是，这不会涉及白天更改 UTC 偏移量的复杂性，因此会更简单。在此计算中，凌晨 4 点始终是午夜后 4 小时，即使凌晨 2 点 UTC 偏移量发生变化，将当地时间设置回凌晨 1 点。

auto utc_now = floor<seconds>(system_clock::now());
auto local_now = zoned_time{current_zone(), utc_now}.get_local_time();
auto local_midnight = floor<days>(local_now);
auto delta = local_now - local_midnight;
cout << "time now  : " << format("{:%a %b %e %T %Y}", local_now) << '\n';
cout << "time start: " << format("{:%a %b %e %T %Y}", local_midnight) << '\n';
cout << "seconds since start of day = " << delta << '\n';

在此版本中，本地时间永远不会映射回 UTC，因此没有机会发现所述映射不唯一并随后引发异常。

需要明确的是，该代码的所有三个不同版本几乎总是给出相同的结果。只有当 UTC 偏移量在“现在”和上一个本地午夜之间发生变化时，这些不同的版本才会给出不同的结果。