为什么 std::chrono::time_point 不够大，无法存储 struct timespec？

我正在尝试最近的std::chronoapi 和我发现在 64 位 Linux 架构和 gcc 编译器上time_point and duration类无法以最大分辨率（纳秒）处理操作系统的最大时间范围。事实上，相比之下，这些类的存储似乎是 64 位整数类型timespec and timeval它们在内部使用两个 64 位整数，一个表示秒，一个表示纳秒：

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <typeinfo>
#include <time.h>

using namespace std;
using namespace std::chrono;

int main()
{
    cout << sizeof(time_point<nanoseconds>) << endl;                       // 8
    cout << sizeof(time_point<nanoseconds>::duration) << endl;             // 8
    cout << sizeof(time_point<nanoseconds>::duration::rep) << endl;        // 8
    cout << typeid(time_point<nanoseconds>::duration::rep).name() << endl; // l
    cout << sizeof(struct timespec) << endl;                               // 16
    cout << sizeof(struct timeval) << endl;                                // 16
    return 0;
}

在64位Windows（MSVC2017）上情况非常相似：存储类型也是64位整数。在处理稳定（又名单调）时钟时，这不是问题，但存储限制使得不同的 API 实现不适合存储更大的日期和更宽的时间跨度，从而为类似 Y2K 的错误创造了基础。问题是否得到承认？是否有更好的实施或 API 改进的计划？

这样做是为了让您获得最大的灵活性和紧凑的尺寸。如果需要超精细的精度，通常不需要很大的范围。如果您需要非常大的范围，通常不需要非常高的精度。

例如，如果您以纳秒为单位进行交易，您是否经常需要考虑超过 +/- 292 年？如果你需要考虑比这个更大的范围，那么微秒可以给你+/- 292thousand years.

苹果系统system_clock实际上返回微秒，而不是纳秒。那么这个时钟从1970年开始可以运行29.2万年，直到溢出。

窗户system_clock精度为 100 纳秒单位，因此范围为 +/- 29,200 年。

如果几十万年还不够，可以尝试毫秒。现在你的范围是+/- 292million years.

最后，如果你只是have纳秒精度可以持续数百年，<chrono>还允许您自定义存储：

using dnano = duration<double, nano>;

这为您提供了存储为纳秒的double。如果您的平台支持 128 位整数类型，您也可以使用它：

using big_nano = duration<__int128_t, nano>;

哎呀，如果你为timespec，你甚至可以使用that用于存储（但我不推荐）。

您还可以实现比纳秒更精细的精度，但这样做会牺牲范围。例如：

using picoseconds = duration<int64_t, pico>;

其范围仅为 +/- 0.292 年（几个月）。那么你do必须小心这一点。如果您有一个可以提供亚纳秒精度的源时钟，那么非常适合计时。

查看这个视频 https://www.youtube.com/watch?v=P32hvk8b13M欲了解更多信息<chrono>.

为了创建、操作和存储范围大于当前公历有效性的日期，我创建了这个开源日期库 https://howardhinnant.github.io/date/date.html这扩展了<chrono>提供日历服务的图书馆。该库以带符号的 16 位整数存储年份，因此范围为 +/- 32K 年。它可以这样使用：

#include "date.h"

int
main()
{
    using namespace std::chrono;
    using namespace date;
    system_clock::time_point now = sys_days{may/30/2017} + 19h + 40min + 10s;
}

Update

在下面的评论中提出了如何“标准化”的问题duration<int32_t, nano>转换为秒和纳秒（然后将秒添加到 time_point）。

首先，我对将纳秒填充到 32 位中持谨慎态度。该范围仅略高于 +/- 2 秒。但我是这样区分单位的：

    using ns = duration<int32_t, nano>;
    auto n = ns::max();
    auto s = duration_cast<seconds>(n);
    n -= s;

请注意，这仅在以下情况下有效n是积极的。正确处理负面情绪n，最好的做法是：

    auto n = ns::max();
    auto s = floor<seconds>(n);
    n -= s;

std::floor是随 C++17 引入的。如果你想早点拿到，可以从here http://howardhinnant.github.io/duration_io/chrono_util.html or here https://github.com/HowardHinnant/date/blob/master/date.h.

我偏爱上面的减法运算，因为我发现它更具可读性。但这也有效（如果n不是负数）：

    auto s = duration_cast<seconds>(n);
    n %= 1s;

The 1s在 C++14 中引入。在 C++11 中，您必须使用seconds{1}反而。

一旦你有几秒钟（s），您可以将其添加到您的time_point.