localtime_r 的 C++11 替代方案

Posted 2023-02-22

【中文标题】localtime_r 的 C++11 替代方案

【英文标题】：C++11 alternative to localtime_r

【发布时间】：2011-11-10 22:49:55

【问题描述】：

C++ 以strftime 定义时间格式化函数，这需要struct tm“分解时间”记录。但是，C 和 C++03 语言没有提供线程安全的方式来获取这样的记录；整个程序只有一位大师struct tm。

在 C++03 中，这或多或少是可以的，因为该语言不支持多线程；它仅支持支持多线程的平台，然后提供诸如 POSIX localtime_r 之类的设施。

C++11 还定义了新的时间实用程序，它与非分解的time_t 类型接口，是用于重新初始化全局struct tm 的类型。但是获得time_t 不是问题。

我是否遗漏了什么或者这项任务仍然需要依赖 POSIX？

编辑：这是一些解决方法代码。它保持与提供::localtime_r 的多线程环境和仅提供std::localtime 的单线程环境的兼容性。它也可以很容易地适应检查其他功能，例如posix::localtime_r 或::localtime_s 或what-have-you。

namespace query 
    char localtime_r( ... );

    struct has_localtime_r
         enum  value = sizeof localtime_r( std::declval< std::time_t * >(), std::declval< std::tm * >() )
                        == sizeof( std::tm * ) ; ;


    template< bool available > struct safest_localtime 
        static std::tm *call( std::time_t const *t, std::tm *r )
             return localtime_r( t, r ); 
    ;

    template<> struct safest_localtime< false > 
        static std::tm *call( std::time_t const *t, std::tm *r )
             return std::localtime( t ); 
    ;

std::tm *localtime( std::time_t const *t, std::tm *r )
     return query::safest_localtime< query::has_localtime_r::value >().call( t, r ); 

【问题讨论】：

你不能把localtime 包装在一个使用互斥锁的函数中吗？还是其他重量更轻的锁？我看不到这里需要 POSIX。

@Nicol：是的，但这只有在没有其他人尝试做同样的事情时才是安全的。换句话说，它在程序中工作，而不是在库中。

但是他们会从线程代码中调用一个非线程安全的函数，所以他们会得到他们应得的。您可以只公开一个函数供他们使用，如果他们使用标准 C 函数，那么他们会得到未定义的行为。

@Nicol：什么？我正在编写一个无法向其用户提供此类限制的库。

@Nicol：我的库不是多线程的，但我希望它与多线程代码兼容。您建议使用互斥锁并致电localtime 正是您建议我告诉用户不要这样做的建议。我不能坚持认为我的互斥锁是localtime 的the 互斥锁——库的功能是不相关的。无论如何，与互斥锁有关的任何事情都是错误的解决方案，因为我的代码绝不是多线程的，它只是线程安全的。

【参考方案1】：

你没有错过任何东西。

下一个 C 标准（可能在今年发布）确实在附录 K 中定义：

struct tm *localtime_s(const time_t * restrict timer,
                       struct tm * restrict result);

而且这个新函数是线程安全的！但不要太高兴。有两个主要问题：

localtime_s 是 C11 的可选扩展。

C++11 引用 C99，而不是 C11。 local_time_s 在 C++11 中找不到，可选与否。

更新

自从我回答这个问题以来的 4 年里，我也对这个领域的 C++ 工具的糟糕设计感到沮丧。我有动力创建现代 C++ 工具来处理这个问题：

http://howardhinnant.github.io/date/tz.html

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

int
main()

    using namespace date;
    auto local_time = make_zoned(current_zone(), std::chrono::system_clock::now());
    std::cout << local_time << '\n';

这只是为我输出：

2015-10-28 14:17:31.980135 美国东部时间

local_time 是std::chrono::system_clock::time_point 和time_zone 的配对，表示当地时间。

存在用于将std::chrono::system_clock::time_point 分解为人类可读字段类型的实用程序，例如年、月、日、小时、分钟、秒和亚秒。这是一个专注于那些（非时区）部分的演示文稿：

https://www.youtube.com/watch?v=tzyGjOm8AKo

所有这些当然是线程安全的（它是现代 C++）。

更新 2

以上内容现在是 C++20 的一部分，语法略有改变：

#include <chrono>
#include <iostream>

int
main()

    namespace chr = std::chrono;

    chr::zoned_time local_timechr::current_zone(), chr::system_clock::now();
    std::cout << local_time << '\n';

【讨论】：

... 他们改名了！谢谢（你的）信息。无论如何，有可能查询localtime_r 是否可用，否则返回localtime。所以看起来我可以吃蛋糕，毕竟。