C++14 中一年中的小数天数计算

Question

我使用 Howard Hinnants date.h 库编写了以下代码，以计算当前时间一年中的小数天。我想知道是否有更短的方法可以做到这一点，因为我的代码感觉像是std::chrono 和date 调用的过度杀伤力。我可以直接计算自年初以来的小数天数（以微秒精度）并避免我的两步法吗？

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

int main()
{
    // Get actual time.
    auto now = std::chrono::system_clock::now();

    // Get the number of days since start of the year.
    auto ymd = date::year_month_day( date::floor<date::days>(now) );
    auto ymd_ref = date::year{ymd.year()}/1/1;
    int days = (date::sys_days{ymd} - date::sys_days{ymd_ref}).count();

    // Get the fractional number of seconds of the day.
    auto microseconds = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(now - date::floor<date::days>(now));
    double seconds_since_midnight = 1e-6*microseconds.count();

    // Get fractional day number.
    std::cout << "Fractional day of the year: " << days + seconds_since_midnight / 86400. << std::endl;

    return 0;
}

Answer 1

好问题（赞成）。

我认为首先我们需要确定正确的答案是什么。这是你的答案，目前唯一的其他答案是Matteo's。出于演示目的，我修改了两个答案以替换为“fake now”，以便我们可以将苹果与苹果进行比较：

using namespace std::chrono_literals;
auto now = date::sys_days{date::March/27/2019} + 0h +  32min + 22s + 123456us;

（大约在我写这篇文章的时候）

Chiel's 代码给出：

Fractional day of the year: 85.0225

Matteo's 代码给出：

Fractional day of the year: 85.139978280740735

它们很接近，但还不够接近，不能被认为是正确的。

Matteo's 代码适用于“平均年数”：

auto this_year = date::floor<date::years>(now);

date::years 的长度为 365.2425 天，如果您平均 400 年期间的所有民事年份，这完全正确。使用平均年长度非常有用，尤其是在处理不关心人造日历的系统时（例如物理学或生物学）。

我猜想由于Chiel's 代码的编写方式，他更喜欢这个特定年份的结果。因此下面给出的代码是Chiel's的算法，得到的结果完全相同，只是效率和简洁一点。

// Get actual time.
auto now = std::chrono::system_clock::now();

// Get the number of days since start of the year.
auto sd = date::floor<date::days>(now);
auto ymd = date::year_month_day( sd );
auto ymd_ref = ymd.year()/1/1;
std::chrono::duration<double, date::days::period> days = sd - date::sys_days{ymd_ref};

// Get the fractional number of seconds of the day.
days += now - sd;

// Get fractional day number.
std::cout << "Fractional day of the year: " << days.count() << std::endl;

我注意到的第一件事是 date::floor<date::days>(now) 在 3 个地方被计算，所以我计算它一次并将它保存在 sd。

接下来，由于最终答案是days 的双基表示，我将让<chrono> 为我完成这项工作，方法是将答案存储在duration<double, days> 中。每当您发现自己在转换单位时，最好让<chrono> 为您完成。它可能不会更快。但绝对不会慢，也不会出错。

现在将小数天添加到结果中是一件简单的事情：

days += now - sd;

使用now 具有的任何精度（微秒或其他）。结果现在只是days.count()。

更新

还有一点时间来反思......

我注意到使用上面的简化代码，可以更容易地将整个算法视为一个表达式。那就是（删除命名空间限定以使所有内容都集中在一行上）：

duration<double, days::period> days = sd - sys_days{ymd_ref} + now - sd;

这显然在代数上简化为：

duration<double, days::period> days = now - sys_days{ymd_ref};

总结：

using namespace std::chrono;
using namespace date;

// Get actual time.
auto now = system_clock::now();

// Get the start of the year and subract it from now.
using ddays = duration<double, days::period>;
ddays fd = now - sys_days{year_month_day{floor<days>(now)}.year()/1/1};

// Get fractional day number.
std::cout << "Fractional day of the year: " << fd.count() << '\n';

在这种情况下，让<chrono> 为我们进行转换，可以使代码充分简化，从而算法本身可以进行代数简化，从而产生更清洁、更高效的代码，可证明与OP的问题。