std :: chrono :: duration中的剩余时间测量溢出

Question

我想知道事件还剩下多少时间。 我为此使用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在时钟周期的末尾附近（IMO没有关于0表示什么的概念，因此它可以是任意的）。
然后， start + myTotalTime可能会溢出，而减法可能会下溢。

即使是简单的事物（如steady_clock::now() - start也可能会下溢。

对于无符号类型，这不是问题。 如果它们是未签名的，那么该标准将保证我仍然为steady_clock::now() - start获得正确的“单位”数steady_clock::now() - start在now()溢出和下溢减法的情况下steady_clock::now() - start 10 - 250 = 10 + 256 - 255 = 16用于8位无符号数学。

但是AFAIK签名类型的上溢/下溢是未定义的行为。

我有什么想念的吗？ 为什么持续时间，尤其是time_points是用有符号而不是无符号类型定义的？

Answer 1

这是一个简短的程序，您可以用来查看任何平台在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了几次之后，您应该会产生一种模糊的感觉，除非您的程序要运行数百年以上，否则您不必担心。

在我的平台上（这很常见）， steady_clock以纳秒为单位测量自启动以来的时间。

对我来说，该程序输出：

292.127 years to go

不能代表now()没有溢出的任何平台和时钟都不太可能被广泛采用。

为什么持续时间，尤其是time_points是用有符号而不是无符号类型定义的？

• 使duration和time_point减法不易出错。 是的，如果您减去unsigned_smaller - unsigned_larger，您会得到一个明确定义的结果，但是该结果不太可能是程序员期望的答案（在time_point +持续时间示例中除外）。

• 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测量Unix时间 （使用各种精度）是事实上的标准。 这就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。

而是用足够数量的位指定带符号的整数表示，以使溢出成为罕见的问题。 纳秒精度的保证范围为+/- 292年。 较粗的精度将具有更大的范围。 当此默认值不足时，允许使用自定义表示形式。

Answer 2

我没看到问题。 您选择的单位肯定不会溢出以满足您的需求吗？

在我的系统上（是的，我知道，但是）std :: chrono :: seconds被定义为int64_t，因此，假设选择了一个明智的纪元（！= big bang），它不会很快溢出。

其他的也一样，但是在十亿分之一秒内会擦除30位，从而有很大的溢出机会，其余的33位给/ only / 270年左右。

time_point在内部使用持续时间，因为它是从纪元开始的持续时间。 原则上，如果您的时代是1970（Unix），则您可能希望在此之前引用日期，因此必须对其进行签名。 如果您的时代是1600（Windows），则显然不能使用纳秒表示当前时间点，这是可移植性问题。

当然，您可以使用double来定义自己的持续时间，其中将范围转换为分辨率，并且我过去已经这样做，这是一种方便的打印小数秒时间戳的方式。

或者，如果您同时需要范围和分辨率，则可以定义一个更大的整数类。