C++20. Библиотека chrono и Время суток / Ravesli

В стандарте C++20 библиотека chrono из C++11 получила важные дополнения. Наиболее заметными из них являются: календарь, поддержка часовых поясов, тип времени суток и мощный функционал форматирования временных интервалов.

Оглавление:

Библиотека времени в C++11
Расширение библиотеки chrono в C++20
Библиотека date
Требуемый стандарт C++
Портирование под C++20
Время суток (Time of Day)

Библиотека времени в C++11

Для начала вам потребуется базовое понимание библиотеки chrono. Стандарт C++11 ввел три основных компонента для работы со временем:

Момент времени (англ. «Time Point») — задается точкой отсчета (так называемой «эпохой») и сопутствующим временным интервалом.

Временной интервал/Длительность (англ. «Time duration») — разница между двумя моментами времени. Определяется числом «тиков» времени.

Часы (англ. «Clock») — состоят из точки отсчета (эпохи) и «тика» времени. Эта информация позволяет рассчитать текущее время.

Все три компонента зависят друг от друга.

Расширение библиотеки chrono в C++20

Стандарт C++20 добавляет в библиотеку chrono новые компоненты:

Время суток (англ. «Time of day») — это временной интервал, ведущий свой отсчет с полуночи, представляемый в виде часов, минут, секунд и долей секунды.

Календарь (англ. «Calendar») — обозначает различные календарные даты, такие как: год, месяц, день недели или n-й день недели.

Часовой пояс (англ. «Time-zone») — представляет собой время, характерное для определенной географической области.

По сути, функционал часовых поясов (C++20) основан на функционале календаря (C++20), а функционал календаря (C++20) основан на первоначальном функционале библиотеки chrono (C++11).

Но это еще не всё. Расширения библиотеки включают в себя новые часы. Благодаря библиотеке форматирования в C++20, мы теперь можем легко считывать/записывать временные интервалы.

Библиотека date

При написании данной статьи еще ни один компилятор C++ не реализовал поддержку расширения библиотеки chrono из стандарта C++20. Но не стоит отчаиваться, ведь мы можем воспользоваться её прототипом — библиотекой date от Howard Hinnant, которая, по сути, является надмножеством расширенного функционала работы со временем из стандарта C++20.

Существуют различные способы использования данной библиотеки:

Онлайн-компилятор wandbox. Говард уже загрузил заголовочный файл date.h, которого будет достаточно для наших экспериментов с календарем и новым типом std::time_of_day. Также вы можете сами скопировать содержимое актуального файла date.h в соответствующую вкладку wandbox-а:

Либо же можно скопировать заголовочный файл date.h в папку с заголовочными файлами вашего компилятора C++.

Требуемый стандарт C++

В целом, для работы с библиотекой date, компилятора, поддерживающего стандарт C++14, будет достаточно. Правда, есть одно исключение, а именно:

auto timeOfDay = date::time_of_day(10.h + 98min + 2020s + 0.5s); // (1)
auto timeOfDay = date::hh_mm_ss(10.h + 98min + 2020s + 0.5s);    // (2)

1 2	auto timeOfDay = date::time_of_day(10.h + 98min + 2020s + 0.5s); // (1) auto timeOfDay = date::hh_mm_ss(10.h + 98min + 2020s + 0.5s); // (2)

В своих первых попытках я использовал первый вариант (1) вызова функции. Данная строка требует вывод параметров шаблона класса для псевдонимов шаблонов, т.к. time_of_day — это псевдоним для hh_mm_ss, т.е. time_of_day_day = hh_mm_ss<Duration>. Когда вы заменяете псевдоним шаблоном класса, например, во второй строке (2), то вам потребуется компилятор с поддержкой стандарта C++17, т.к. вывод параметра шаблона класса — это прерогатива именно C++17.

Примечание: В C++20 time_of_day был переименован в hh_mm_ss. Говард Хиннант, создатель библиотеки date и дизайнер дополнения chrono, дал крайне важный совет: «Используйте hh_mm_ss вместо time_of_day. Название time_of_day было изменено на hh_mm_ss во время процесса стандартизации под требования C++20, и поэтому название time_of_day остается только в рамках обеспечения обратной совместимости с ранее написанными программами».

Портирование под C++20

Когда вы пользуетесь функциями библиотеки date, являющимися частью стандарта C++20, то адаптировать программу под использование непосредственно со стандартом C++20 не составит большого труда. Замените заголовочные файлы библиотеки date заголовочным файлом <chrono>, а пространство имен date — пространством имен std::chrono:

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

int main() {

     using namespace std::chrono_literals;
    
     auto am = date::is_am(10h);   
     // auto am = std::chrono::is_am(10h);  
}

#include "date.h"

//#include <chrono>

int main() {

using namespace std::chrono_literals;

auto am = date::is_am(10h);

// auto am = std::chrono::is_am(10h);

}

Теперь я расскажу вам о расширении библиотеки chrono в C++20.

Время суток (Time of Day)

std::chrono::hh_mm_ss — это время, прошедшее с полуночи, в виде часов, минут, секунд и долей секунд. Данный тип обычно используется в качестве инструмента форматирования. Для начала давайте посмотрим на следующую таблицу с кратким обзором объекта tOfDay класса std::chrono::hh_mm_ss:

Функция	Описание
tOfDay.hours()	Возвращает часы
tOfDay.minutes()	Возвращает минуты
tOfDay.seconds()	Возвращает секунды
tOfDay.subseconds()	Возвращает доли секунды
tOfDay.to_duration()	Возвращает в секундах время, прошедшее с полуночи
std::chrono::make12(hour) std::chrono::make24(hour)	Возвращает 12- (24-) часовой эквивалент 24- (12-) часового формата времени
std::chrono::date::is_am(hour) std::chrono::date::is_pm(hour)	Определяет, соответствует ли время, заданное в 24-часовом формате, 12-часовому формату (am/pm)

Пример программы, использующей вышеописанные функции:

// timeOfDay.cpp

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

int main() 
{
     using namespace date; 																// (3)
     using namespace std::chrono_literals; 

     std::cout << std::boolalpha << std::endl;
    
     auto timeOfDay = date::hh_mm_ss(10.5h + 98min + 2020s + 0.5s); 					// (1)
    
     std::cout<< "timeOfDay: " << timeOfDay << std::endl; 								// (2)

     std::cout << std::endl;

     std::cout << "timeOfDay.hours(): " << timeOfDay.hours() << std::endl;             	// (4)
     std::cout << "timeOfDay.minutes(): " << timeOfDay.minutes() << std::endl;          // (4)
     std::cout << "timeOfDay.seconds(): " << timeOfDay.seconds() << std::endl;          // (4)
     std::cout << "timeOfDay.subseconds(): " << timeOfDay.subseconds() << std::endl;    // (4)
     std::cout << "timeOfDay.to_duration(): " << timeOfDay.to_duration() << std::endl;  // (5)

     std::cout << std::endl;

     std::cout << "date::hh_mm_ss(45700.5s): " << date::hh_mm_ss(45700.5s) << '\n';     // (6)

     std::cout << std::endl;

     std::cout << "date::is_am(5h): " << date::is_am(5h) << std::endl;                  // (7)    
     std::cout << "date::is_am(15h): " << date::is_am(15h) << std::endl;                // (7)

     std::cout << std::endl;
     
     std::cout << "date::make12(5h): " << date::make12(5h) << std::endl;                // (7)   
     std::cout << "date::make12(15h): " << date::make12(15h) << std::endl;              // (7) 
}

// timeOfDay.cpp

#include "date.h"

#include <iostream>

int main()

{

using namespace date; // (3)

using namespace std::chrono_literals;

std::cout << std::boolalpha << std::endl;

auto timeOfDay = date::hh_mm_ss(10.5h + 98min + 2020s + 0.5s); // (1)

std::cout<< "timeOfDay: " << timeOfDay << std::endl; // (2)

std::cout << std::endl;

std::cout << "timeOfDay.hours(): " << timeOfDay.hours() << std::endl; // (4)

std::cout << "timeOfDay.minutes(): " << timeOfDay.minutes() << std::endl; // (4)

std::cout << "timeOfDay.seconds(): " << timeOfDay.seconds() << std::endl; // (4)

std::cout << "timeOfDay.subseconds(): " << timeOfDay.subseconds() << std::endl; // (4)

std::cout << "timeOfDay.to_duration(): " << timeOfDay.to_duration() << std::endl; // (5)

std::cout << std::endl;

std::cout << "date::hh_mm_ss(45700.5s): " << date::hh_mm_ss(45700.5s) << '\n'; // (6)

std::cout << std::endl;

std::cout << "date::is_am(5h): " << date::is_am(5h) << std::endl; // (7)

std::cout << "date::is_am(15h): " << date::is_am(15h) << std::endl; // (7)

std::cout << std::endl;

std::cout << "date::make12(5h): " << date::make12(5h) << std::endl; // (7)

std::cout << "date::make12(15h): " << date::make12(15h) << std::endl; // (7)

}

Результат выполнения программы:

timeOfDay: 12:41:40.500000

timeOfDay.hours(): 12h timeOfDay.minutes(): 41min timeOfDay.seconds(): 40s timeOfDay.subseconds(): 0.500000s timeOfDay.to_duration(): 45700.500000s

date::hh_mm_ss(45700.5s): 12:41:40.500000

date::is_am(5h): true date::is_am(15h): false

date::make12(5h): 5h date::make12(15h): 3h

В строке (1) я создаю новую переменную timeOfDay — экземпляр класса std::chrono::hh_mm_ss. Благодаря существующим в библиотеке chrono (C++14) литералам, я могу просто использовать несколько временных интервалов для инициализации переменной timeOfDay. С помощью стандарта C++20 вы можете напрямую выводить значение переменной timeOfDay (2). Кстати говоря, именно поэтому мне пришлось подключить пространство имен date в строке (3). Остальное должно быть легко читаемо. Строки под номером (4) отображают компоненты времени в часах, минутах, секундах и долях секунды. Строка (5) возвращает прошедшее с полуночи время в секундах. Строка (6) более интересна: заданные секунды соответствуют времени, отображаемому в строке (2). Строка (7) возвращает, принадлежит ли заданный час временному интервалу в формате a.m. Строка (8) возвращает 12-часовой эквивалент заданного часа.

Оценить статью: