是什么让我的 C++ ctime - 相关函数表现异常？答案

【问题标题】：What make my C++ ctime - related functions behave weirdly?是什么让我的 C++ ctime - 相关函数表现异常？
【发布时间】：2019-08-27 10:05:28
【问题描述】：

我创建了两个函数来计算给定纪元时间戳的当天开始时间戳（即当天 00:00:00）和小时（从 1 到 24）。

#include <cstdint>
#include <ctime>

const uint8_t FIRST_HOUR = 0x01;  // 01, 02, ..., 24
const uint32_t SECS_PER_HOUR = 3600;  // 3600 secs per hour

uint32_t CalcDaiBaseTimestamp(uint32_t in_ts) {
  time_t ts = in_ts;
  struct tm timeinfo = *localtime(&ts);
  timeinfo.tm_hour = 0;
  timeinfo.tm_min = 0;
  timeinfo.tm_sec = 0;
  time_t tmp_base_ts = mktime(&timeinfo);

  return (uint32_t)tmp_base_ts;
}

void CalcDaiBaseTimestampAndHour(uint32_t in_ts,
                                 uint32_t& base_ts,
                                 uint8_t& hour_nth) {
  base_ts = CalcDaiBaseTimestamp(in_ts);
  hour_nth = (in_ts - base_ts) / SECS_PER_HOUR + FIRST_HOUR;
}

CalcDaiBaseTimestampAndHour 被多个线程调用。

代码用g++ (Ubuntu 4.8.4-2ubuntu1~14.04.4) 4.8.4编译，程序运行在Ubuntu 14.04 x64上。

大多数时候我的程序运行良好，但有时我会观察到一些“奇怪”的结果，如下所示：

(timestamp: 1554459477.500) -> (base: 1553990400, hour_nth: 131)

而正确的结果应该是：

(timestamp: 1554459477.500) -> (base: 1554422400 / hour_nth: 11)

因为：

1554459477.500 = 2019-04-05 10:17:57.500
base_ts = 2019-04-05 00:00:00 = 1554422400
hour_nth = 11

由于问题有时会发生，所以我认为原因可能是某些ctime 相关函数的线程安全。

什么可能导致“奇怪”的结果？请帮我解决这个问题！如果原因实际上是 ctime 相关函数的线程安全性，那么我该如何解决这个问题（例如使用一些 C++ 11 标准库）？

【问题讨论】：

std::localtime 可能不是线程安全的（在某些实现中是这样）。请提供minimal reproducible example。
未来的 c++20 日期库可能会帮助您更轻松/安全地做到这一点github.com/HowardHinnant/date
@AlanBirtles 代码使用 g++ 4.8.4 编译并启用 C++11 标准。
日期库兼容c++11
@AlanBirtles 你能告诉我如何使用日期库解决这个问题吗？

标签： c++ multithreading thread-safety epoch ctime

【解决方案1】：

您能告诉我如何使用日期库解决这个问题吗？

参考链接：https://github.com/HowardHinnant/date

代码：

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

int
main()
{
    using namespace std::chrono;
    using namespace date;
    using dsec = duration<double>;
    sys_time<dsec> tp{dsec{1554459477.500}};
    std::cout << std::setprecision(3) << std::fixed
              << tp.time_since_epoch().count()
              << " = " << round<milliseconds>(tp) << '\n';
    sys_seconds base_ts = floor<days>(tp);
    std::cout << "base_ts = " << base_ts << " = "
              << base_ts.time_since_epoch().count() << '\n';
    auto hour_nth = floor<hours>(tp - base_ts) + hours{1};
    std::cout << "hour_nth = " << hour_nth.count() << '\n';
}

输出：

1554459477.500 = 2019-04-05 10:17:57.500
base_ts = 2019-04-05 00:00:00 = 1554422400
hour_nth = 11

注意事项：

这里不存在线程安全问题。
只要您不需要时区支持，“date/date.h”就是一个单头、只有头的库。
以上所有内容均为 UTC。
文档：https://howardhinnant.github.io/date/date.html

【讨论】：