C++ 与 python：提取 Unix 时间时无法识别夏令时？

Question

我正在尝试计算由两个整数表示的给定日期和时间的 Unix 时间，例如

testdate1 = 20060711（2006 年 7 月 11 日）

testdate2 = 4（00:00:04，午夜后 4 秒）

在我当地时区以外的时区。为了计算 Unix 时间，我将 testdate1、testdate2 输入到我改编自 Convert date to unix time stamp in c++ 的函数中

int unixtime (int testdate1, int testdate2) {

time_t rawtime; 
struct tm * timeinfo; 

//time1, ..., time6 are external functions that extract the 
//year, month, day, hour, minute, seconds digits from testdate1, testdate2

int year=time1(testdate1);
int month=time2(testdate1);
int day=time3(testdate1);
int hour=time4(testdate2);
int minute=time5(testdate2);
int second=time6(testdate2);

time ( &rawtime );
timeinfo = localtime ( &rawtime );  

timeinfo->tm_year   = year - 1900; 
timeinfo->tm_mon    = month - 1;   
timeinfo->tm_mday   = day;         
timeinfo->tm_hour   = hour;        
timeinfo->tm_min    = minute;          
timeinfo->tm_sec    = second;       

int date;
date = mktime(timeinfo);

return date;

}

我从主代码调用的

using namespace std;
int main(int argc, char* argv[])
{

int testdate1 = 20060711;
int testdate2 = 4;


//switch to CET time zone 
setenv("TZ","Europe/Berlin", 1); 
tzset();

cout << testdate1 << "\t" << testdate2 << "\t" << unixtime(testdate1,testdate2) << "\n";

    return 0;
}

通过给定的示例，我得到unixtime(testdate1,testdate2) = 1152572404，根据

https://www.epochconverter.com/timezones?q=1152572404&tz=Europe%2FBerlin

是 1:00:04 am CEST，但我希望这是 0:00:04 CEST。

如果我选择testdate1、testdate2，代码似乎运行良好，在该testdate2 中没有遵守夏令时。例如，通过设置testdate1 = 20060211 来简单地将月份设置为二月，而其他所有内容都保持不变。这给 unixtime(testdate1,testdate2) = 1139612404，根据需要对应于 CET 中的 hh:mm:ss = 00:00:04。

我的印象是setenv("TZ","Europe/Berlin", 1) 应该在适用时考虑 DST，但也许我弄错了。 TZ 能否解释 testdate1、testdate2 以解释夏令时？

有趣的是，我有一个 python 代码通过os.environ['TZ'] = 'Europe/Berlin' 更改本地时间来执行相同的任务。在这里我没有问题，因为它似乎计算了正确的 Unix 时间，而不管 DST/非 DST。

Answer 1

localtime 将 timeinfo->tm_isdst 设置为 当前 时间 - 而不是您解析的日期。

不要打电话给localtime。将timeinfo->tm_isdst 设置为-1：

tm_isdst 字段中指定的值通知mktime() 夏令时 (DST) 是否对 tm 结构中提供的时间有效：正值表示 DST 有效；零表示 DST 无效； 负值表示mktime() 应该（使用时区信息和系统数据库来）尝试确定 DST 是否在指定时间生效。

查看https://en.cppreference.com/w/cpp/chrono/c/mktime中的代码示例

Answer 2

Maxim 的回答是正确的，我已经投了赞成票。但我也认为展示如何使用较新的<chrono> 工具在 C++20 中完成此操作可能会有所帮助。这还没有在所有地方实现，但它在 Visual Studio 中，很快就会出现在其他地方。

这里我想说明两个要点：

1. <chrono> 方便这样的转换，即使输入和输出都不涉及std::chrono 类型。可以将积分输入转换为 chrono，进行转换，然后将 chrono 结果转换回积分。

2. 使用TZ 环境变量存在线程安全漏洞，因为这是一种全局变量。如果另一个线程也在进行某种类型的时间计算，如果计算机的时区意外地从它下面改变，它可能无法得到正确的答案。 <chrono> 解决方案是线程安全的。它不涉及全局变量或环境变量。

第一个工作是解包积分数据。这里我展示了如何做到这一点，并一步将其转换为chrono 类型：

std::chrono::year_month_day
get_ymd(int ymd)
{
    using namespace std::chrono;

    day d(ymd % 100);
    ymd /= 100;
    month m(ymd % 100);
    ymd /= 100;
    year y{ymd};
    return y/m/d;
}

get_ymd 采用“testdate1”，提取日、月和年的各个整数字段，然后将每个整数字段转换为std::chrono 类型day、month 和year，以及最后将这三个单独的字段组合成一个std::chrono::year_month_day 以将其作为一个值返回。这个返回类型是一个简单的{year, month, day} 数据结构——类似于tuple，但具有日历含义。

/ 语法只是一个方便的工厂函数，用于构造year_month_day。并且可以使用以下三个排序中的任何一个来完成此构造：y/m/d、d/m/y 和 m/d/y。此语法与auto 结合使用时，也意味着您通常不必拼出冗长的名称year_month_day：

auto
get_ymd(int ymd)
{
    // ...
    return y/m/d;
}

get_hms 解压缩小时、分钟和秒字段并将其作为std::chrono::seconds 返回：

std::chrono::seconds
get_hms(int hms)
{
    using namespace std::chrono;

    seconds s{hms % 100};
    hms /= 100;
    minutes m{hms % 100};
    hms /= 100;
    hours h{hms};
    return h + m + s;
}

代码与get_ymd 的代码非常相似，只是返回的是小时、分钟和秒的总和。 chrono 库可以在执行求和时将小时和分钟转换为秒。

接下来是执行转换并将结果作为int 返回的函数。

int
unixtime(int testdate1, int testdate2)
{
    using namespace std::chrono;

    auto ymd = get_ymd(testdate1);
    auto hms = get_hms(testdate2);
    auto ut = locate_zone("Europe/Berlin")->to_sys(local_days{ymd} + hms);
    return ut.time_since_epoch().count();
}

std::chrono::locate_zone 被调用以获取指向名为“Europe/Berlin”的std::chrono::time_zone 的指针。 std::lib 管理这个对象的生命周期，所以你不必担心它。它是一个 const 单例，按需创建。它对您的计算机认为其“本地时区”的时区没有影响。

std::chrono::time_zone 有一个名为 to_sys 的成员函数，它接受 local_time，并将其转换为 sys_time，使用该时区的正确 UTC 偏移量（在适用时考虑夏令时规则） .

local_time 和 sys_time 都是 std::chrono::time_point 类型。 local_time 是“某个当地时间”，不一定是您计算机的当地时间。您可以将本地时间与时区相关联，以指定该时间的位置。

sys_time 是基于system_clock 的time_point。这将跟踪 UTC（Unix 时间）。

表达式local_days{ymd} + hms 将ymd 和hms 转换为local_time，精度为seconds。 local_days 只是另一个 local_time time_point，但精度为 days。

ut 的类型是time_point<system_clock, seconds>，它有一个名为sys_seconds 的便利类型别名，尽管auto 使得该名称在此代码中是不必要的。

为了将sys_seconds解压成一个整数类型，调用.time_since_epoch()成员函数得到durationseconds，然后调用.count()成员函数从中提取整数值duration.

当int 为32 位时，此函数易受year 2038 overflow problem 的影响。要解决这个问题，只需将 unixtime 的返回类型更改为返回 64 位整数类型（或返回 auto）。没有什么需要改变的，因为std::chrono::seconds 已经被要求大于 32 位并且在 68 年不会溢出。事实上，std::chrono::seconds 在实践中通常由带符号的 64 位整数类型表示，使其范围大于宇宙年龄（即使科学家相差一个数量级）。