C++ timegm 将 DST 转换为将来给定时间的某个时区？

Posted 2023-03-24

【中文标题】C++ timegm 将 DST 转换为将来给定时间的某个时区？

【英文标题】：C++ timegm conversion DST to a certain timezone at a given time in the future?

【发布时间】：2014-09-29 23:21:12

【问题描述】：

我需要在课堂上将 UTC 时间准确转换为给定时区的本地时间，无论 DST 是否有效。我的问题是，当我使用 struct tm 时，我必须提供 tm_isdst 成员，或者将其保留为 -1 以自动确定。

from mktime(3) - linux man page:
"The value specified in the tm_isdst field informs mktime() whether or not daylight saving time (DST) is in effect for the time supplied in the tm structure:
a positive value means DST is in effect;
zero means that DST is not in effect;
and a negative value means that mktime() should (use timezone information and system databases to) attempt to determine whether DST is in effect at the specified time.

现在这是我的问题。我正在与来自世界各地的交易所合作（来自芝加哥、纽约、圣保罗、墨尔本、布宜诺斯艾利斯、约翰内斯堡、上海、首尔......）。我有一个表格，其中包含每个交易所的每个时区的名称：例如非洲/约翰内斯堡、美国/芝加哥、美国/温尼伯。

我正在处理的数据是某些给定期货和期权金融工具的到期日。我收到的数据始终是 UTC，我需要转换为交易所的本地时间。

长话短说，我目前的实施是在那些不应该使 DST 生效的资产的到期时间上增加 1 小时（例如，在 12 月到期且当地时间是美国/芝加哥的工具，应该添加 - 360 分钟偏移和 DST 0，而另一个在 6 月到期的同一时区应该有 -360 时区偏移 +60 DST 偏移，这将是 UTC 时间戳的 -300 偏移。我目前遇到的问题是，例如，对于 12 月份，我得到 9:30 AM 而不是 8:30 AM，因为 UTC 时间戳已经包含 dst 偏移量。

这是我进行转换的函数，它显然被破坏了：

#ifdef WIN32
#define timegm _mkgmtime
#endif

SimpleDateTime BusinessDateCalculator::UTC2TZ(const SimpleDateTime& utcDateTime, const int tz_utc_offset, const int tz_dst)

    struct tm stm;
    memset(&stm, 0, sizeof(stm));
    stm.tm_year = utcDateTime.getYear() - 1900;
    stm.tm_mon = utcDateTime.getMonth() - 1;
    stm.tm_mday = utcDateTime.getDay();
    stm.tm_hour = utcDateTime.getHour();
    stm.tm_min = utcDateTime.getMinute();
    stm.tm_sec = utcDateTime.getSecond();
    stm.tm_isdst = -1; //see note at the top of this file

    time_t tt = timegm( &stm );
    tt += (tz_utc_offset + tz_dst) * 60;

    struct tm ntm;
    memset(&ntm, 0, sizeof(ntm));
    gmtime_r( &tt, &ntm );
    return SimpleDateTime(ntm.tm_year + 1900, ntm.tm_mon + 1, ntm.tm_mday, ntm.tm_hour, ntm.tm_min, ntm.tm_sec, utcDateTime.getMillisecond());

其中 SimpleDateTime 是具有附加功能的日期时间类，例如从不同的日期/时间格式（SQL、FIX、Timeonly、DateOnly）进行转换。

我随时都有某个交易所的时区信息。我的问题可以以某种方式提供时区名称，并让timegm 执行数据库搜索并确定 DST 在美国/芝加哥时区是否在 2014 年 12 月 19 日生效，因此不添加额外的 60分钟到 UTC 时间，并且在同一日期，例如在南半球时区 America/Sao_Paulo，它一直有效到 2015 年 2 月 16 日，对于这个时间戳，它应该增加 60 分钟以获得给定日期的正确本地时间。

【问题讨论】：

我在这里没有看到明确的问题。你到底想知道什么？

我想知道如何将 2014-12-19 11:50:00.123 UTC 时间转换为特定时区的当地时间：例如美国/芝加哥时区，并获得正确的时间而不必担心 DST，因为当我转换到 America/Sao_Paulo 时，DST 将在那个时区生效。

我对任何解决方案都很满意（不一定是 timegm），因为日期和时间必须 100% 准确。例如，如果 boost 可以做到这一点，我也对该解决方案感到满意，因为我已经在我的程序中使用了一些 boost 共享指针和静态转换。我想说的是我没有可用的 DST 信息......但我必须记住，某些日期的某些时区有 DST 有效，而其他时区则没有。我总是有可用的时区偏移量和官方时区名称，但没有 DST 偏移量，对于给定的 tz，它可以是 0 或 60。

【参考方案1】：

当您通过其 IANA 标识符（例如 "America/Chicago"）引用时区时，该标识符已包含所有 DST 信息和该时区的完整历史记录。至少，它在the IANA time zone database 中的原始源数据中确实如此。

您提到了Boost（在 cmets 中）。虽然 Boost 确实支持这些类型的标识符，但它错误地假设它们在时间上是永久固定的。这不是真的，因为世界上的时区一直在改变它们的偏移量和 DST 规则。考虑到美国在 2007 年更改了 DST 规则，而俄罗斯在今年晚些时候（2014 年 10 月）显着更改了时区。如果您查看Boost time zone data file，您会发现它的格式剥离了所有历史记录，只是将每个标识符映射到一组规则。因此，我建议您不要使用 Boost 进行本地时区转换。

请考虑使用ICU。除其他外，它包括时区转换功能，并使用 IANA 时区数据库的完整副本。 You can read more here, 并查看 sample code here. 我对 C++ 不是特别熟练，但您似乎可以使用 ICU 的 Calendar 类将 UTC 时间投影到特定时区的本地时间。

另一种选择是使用the GNU C library 内置的时区功能。它还使用完整的时区数据库。有一个使用 IANA/Olson 标识符 on this site 转换 UTC to 本地时间的简单示例，我也在下面发布：

/*
    C source code example: Convert UTC to local time zone, considering daylight
    savings. Uses mktime(), gmtime() and localtime(). Works for dates between
    years 1902 and 2037. Should compile and run with any recent GNU C if your
    tzdata is healthy. Written by Robert Larsson  http://rl.se

    Code put in public domain; do what you want with it.
*/

#include    <stdio.h>
#include    <stdlib.h>
#include    <time.h>

#define     DESTZONE    "TZ=Europe/Stockholm"       // Our destination time zone

int main(void)

    struct tm   i;
    time_t      stamp;                              // Can be negative, so works before 1970

    putenv("TZ=UTC");                               // Begin work in Greenwich …

    i.tm_year = 2009-1900;                          // Populate struct members with
    i.tm_mon  = 8-1;                                // the UTC time details, we use
    i.tm_mday = 29;                                 // 29th August, 2009 12:34:56
    i.tm_hour = 12;                                 // in this example
    i.tm_min  = 34;
    i.tm_sec  = 56;

    stamp = mktime(&i);                             // Convert the struct to a Unix timestamp

    putenv(DESTZONE);                               // Switch to destination time zone

    printf("UTC  : %s", asctime(gmtime(&stamp)));
    printf("Local: %s", asctime(localtime(&stamp)));

    return 0;                                       // That’s it, folks.

【讨论】：

谢谢马特，GNU C 并将环境变量设置为 IANA 代码对我来说非常有用。这很简单，但非常有效。我验证了。我对结果很满意。

好的，这个实现有一个严重的缺陷。它在单线程程序中运行良好，但在多线程程序中会导致随机段错误。如果 2 个并发线程正在修改变量，则可能导致不良行为。在您调用第二个 putenv 之后，另一个线程可能已经将您的变量修改为 putenv("TZ=UTC");当然，这意味着您的本地时间和格林威治时间不正确。昨天发生在我身上，我的应用程序因分段错误而崩溃。我调查了一下，这就是原因。所以当心！仅在单线程中使用此实现

互斥锁也无济于事，因为环境变量在线程之间共享，您只能为 putenv 放置一个互斥锁，默认情况下它是线程安全的（根据文档）。我正在寻找替代实现，因为这似乎对我不起作用。我读到我可以设置在进行转换时暂停其他线程的信号，并在转换完成后发出恢复信号。这当然会导致延误......

我已经看到这可能会产生副作用（我知道它不是线程安全的），但在肺部运行时，我发现这可能会导致整个应用程序的时区发生变化（主要在日志文件，当设置 putenv 变量时另一个线程正在记录时，记录时间和日期将关闭 - 它设置为 destzone）。我现在正在使用谷歌的 CCTZ 库，它使用 std::chrono 进行转换。