是否可以重载 std::chrono::duration_cast？答案

【问题标题】：is it possible to overload std::chrono::duration_cast?是否可以重载 std::chrono::duration_cast？
【发布时间】：2021-08-06 21:52:51
【问题描述】：

我有一个设备，它以整数秒和小数秒为单位报告时间。对于这个特定的设备，时钟运行在 256MHz。我已经定义了我在持续时间和时间点中使用的自定义分辨率：

using Res = std::chrono::duration<uint64_t, std::ratio<1, 256'000'000>>;

（除非它是相关的，我宁愿不争论 uint 与 int）。

此分辨率足以表示自 1970 年以来的时间，溢出时间约为 2763。

给定，

#include <iostream>
#include <chrono>

int main() {
    using Res = std::chrono::duration<uint64_t, std::ratio<1, 256'000'000>>;
    using namespace std::chrono;
    using TimePoint = time_point<system_clock, Res>;

    auto s_now = system_clock::now();

    auto simple = time_point_cast<Res>(s_now);

    auto s_sec = duration_cast<seconds>(s_now.time_since_epoch());
    auto hard = TimePoint(Res(s_sec));
    hard += duration_cast<Res>(s_now.time_since_epoch() - s_sec);

    std::cout << "s_now  " << s_now.time_since_epoch().count() << "\t" << s_sec.count() << "\n"
              << "simple " << simple.time_since_epoch().count() << "\t" << duration_cast<seconds>(simple.time_since_epoch()).count() << "\n"
              << "hard   " << hard.time_since_epoch().count()  << "\t" << duration_cast<seconds>(hard.time_since_epoch()).count() << "\n"
;
    return 0;
}

那么simple 不等于hard。输出可能是这样的：

s_now  1628286679505051812  1628286679
simple 121693484773940438   475365174
hard   416841389953293263   1628286679

发生的情况是 time_point_cast overflows int 代表 system_clock::duration。

基于https://stackoverflow.com/a/51226923/9220132，这似乎是合法和道德的，但它的味道并不好。这种限制太容易产生错误来源。

如果有一种方法可以让我定义转换为我的高分辨率类型的实现，以便防止溢出，那将是理想的。知道使用自定义辅助函数而不是强制转换只是自找麻烦，因为有人会忘记一些时间，并且该错误可能会在生产中被忽视。

【问题讨论】：

我不确定我是否理解你的问题，但是在std 中添加一些东西是非常非法的，也就是 UB，除非明确允许 stackoverflow.com/questions/37541022/…
明白了。但是，在某些情况下，为用户定义的类型提供模板特化是合法的。我希望答案就在那个方向。
是的，std::hash 允许，但必须允许。可以尝试在 cppreference.com 上找到它。否则必须阅读标准，即免费草案，您可以通过该网站的常见问题解答找到。我会期待但它的就寝时间对我来说。
@Superlokkus 只要涉及到用户定义的类型，在std 中进行特化是完全可以的（std::hash<user_defined_type> 是一个常用的例子）——我不确定这是否适用于虽然这种情况，但它可能。
但是，std::chrono::duration<uint64_t, std::ratio<1, 256'000'000>> 不是用户定义的类型，与（比如说）std::vector<int> 一样。

标签： c++ c++11 chrono

【解决方案1】：

我同意你点击溢出。但这不是因为system_clock::rep 是int。确实，您的 system_clock::rep 是 int64_t，是的，它确实溢出了这个操作。

您的system_clock::period 是nano。而将nano 转换为std::ratio<1, 256'000'000> 的转换因子是³²/₁₂₅。并且 32 * 1628286679505051812 溢出公共 rep : uint64_t。

有几种方法可以避免溢出并获得正确答案。你展示其中之一。另一种方法是使用 128 位算法，这在您的平台上可用：

using D = duration<__int128_t>;
auto s_now = system_clock::now() + D{0};  // s_now::rep is now 128 bits

这会将输出更改为：

s_now  1628286679505051812  1628286679
simple 416841389953293263   1628286679
hard   416841389953293263   1628286679

最后，回答你的问题：不，不要覆盖duration_cast。而是创建your_cast 并用它做任何你想做的事情。 C++17 已经通过引入 duration_cast/time_point_cast 的三个新“风格”来实现这一点，它们只是改变了默认的舍入模式：

template<class ToDuration, class Rep, class Period>
  constexpr ToDuration floor(const duration<Rep, Period>& d);
template<class ToDuration, class Rep, class Period>
  constexpr ToDuration ceil(const duration<Rep, Period>& d);
template<class ToDuration, class Rep, class Period>
  constexpr ToDuration round(const duration<Rep, Period>& d);

template<class ToDuration, class Clock, class Duration>
  constexpr time_point<Clock, ToDuration> floor(const time_point<Clock, Duration>& tp);
template<class ToDuration, class Clock, class Duration>
  constexpr time_point<Clock, ToDuration> ceil(const time_point<Clock, Duration>& tp);
template<class ToDuration, class Clock, class Duration>
  constexpr time_point<Clock, ToDuration> round(const time_point<Clock, Duration>& tp);

Here 是这些函数的示例实现。只需复制一个，为your_cast 选择一个合适的名称，然后按照最适合您的方式实现它。

【讨论】：