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[libc++][chrono] implements UTC clock. #90393
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Original file line number | Diff line number | Diff line change | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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@@ -0,0 +1,163 @@ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// -*- C++ -*- | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
//===----------------------------------------------------------------------===// | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
//===----------------------------------------------------------------------===// | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
#ifndef _LIBCPP___CHRONO_UTC_CLOCK_H | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
#define _LIBCPP___CHRONO_UTC_CLOCK_H | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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#include <version> | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// Enable the contents of the header only when libc++ was built with experimental features enabled. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
#if !defined(_LIBCPP_HAS_NO_EXPERIMENTAL_TZDB) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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# include <__chrono/duration.h> | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
# include <__chrono/leap_second.h> | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
# include <__chrono/system_clock.h> | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
# include <__chrono/time_point.h> | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
# include <__chrono/tzdb.h> | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
# include <__chrono/tzdb_list.h> | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
# include <__config> | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
# include <__type_traits/common_type.h> | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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# if !defined(_LIBCPP_HAS_NO_PRAGMA_SYSTEM_HEADER) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
# pragma GCC system_header | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
# endif | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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_LIBCPP_BEGIN_NAMESPACE_STD | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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# if _LIBCPP_STD_VER >= 20 && _LIBCPP_HAS_TIME_ZONE_DATABASE && _LIBCPP_HAS_FILESYSTEM && _LIBCPP_HAS_LOCALIZATION | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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namespace chrono { | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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class utc_clock; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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template <class _Duration> | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
using utc_time = time_point<utc_clock, _Duration>; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
using utc_seconds = utc_time<seconds>; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
class utc_clock { | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
public: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
using rep = system_clock::rep; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
using period = system_clock::period; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
using duration = chrono::duration<rep, period>; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
using time_point = chrono::time_point<utc_clock>; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
static constexpr bool is_steady = false; // The system_clock is not steady. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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[[nodiscard]] _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI static time_point now() { return from_sys(system_clock::now()); } | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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template <class _Duration> | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
[[nodiscard]] _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI static sys_time<common_type_t<_Duration, seconds>> | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
to_sys(const utc_time<_Duration>& __time); | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
template <class _Duration> | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
[[nodiscard]] _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI static utc_time<common_type_t<_Duration, seconds>> | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
from_sys(const sys_time<_Duration>& __time) { | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
using _Rp = utc_time<common_type_t<_Duration, seconds>>; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// TODO TZDB investigate optimizations. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// The leap second database stores all transitions, this mean to calculate | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// the current number of leap seconds the code needs to iterate over all | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// leap seconds to accumulate the sum. Then the sum can be used to determine | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// the sys_time. Accessing the database involves acquiring a mutex. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// The historic entries in the database are immutable. Hard-coding these | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// values in a table would allow: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// - To store the sum, allowing a binary search on the data. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// - Avoid acquiring a mutex. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// The disadvantage are: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// - A slightly larger code size. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// There are two optimization directions | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// - hard-code the database and do a linear search for future entries. This | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// search can start at the back, and should probably contain very few | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// entries. (Adding leap seconds is quite rare and new release of libc++ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// can add the new entries; they are announced half a year before they are | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// added.) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// - During parsing the leap seconds store an additional database in the | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// dylib with the list of the sum of the leap seconds. In that case there | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// can be a private function __get_utc_to_sys_table that returns the | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// table. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// Note for to_sys there are no optimizations to be done; it uses | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// get_leap_second_info. The function get_leap_second_info could benefit | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// from optimizations as described above; again both options apply. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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// Both UTC and the system clock use the same epoch. The Standard | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// specifies from 1970-01-01 even when UTC starts at | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// 1972-01-01 00:00:10 TAI. So when the sys_time is before epoch we can be | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// sure there both clocks return the same value. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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const tzdb& __tzdb = chrono::get_tzdb(); | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
_Rp __result{__time.time_since_epoch()}; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
for (const auto& __leap_second : __tzdb.leap_seconds) { | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
if (__leap_second > __time) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
return __result; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
__result += __leap_second.value(); | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
} | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
return __result; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
} | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
}; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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struct leap_second_info { | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
bool is_leap_second; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
seconds elapsed; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
}; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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template <class _Duration> | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
[[nodiscard]] _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI leap_second_info get_leap_second_info(const utc_time<_Duration>& __time) { | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
const tzdb& __tzdb = chrono::get_tzdb(); | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
if (__tzdb.leap_seconds.empty()) [[unlikely]] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
return {false, chrono::seconds{0}}; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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sys_seconds __sys{chrono::floor<seconds>(__time).time_since_epoch()}; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
seconds __elapsed{0}; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
for (const auto& __leap_second : __tzdb.leap_seconds) { | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
if (__sys == __leap_second.date() + __elapsed) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// A time point may only be a leap second during a positive leap second | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// insertion, since time points that occur during a (theoretical) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// negative leap second don't exist. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
return {__leap_second.value() > 0s, __elapsed + __leap_second.value()}; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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if (__sys < __leap_second.date() + __elapsed) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
return {false, __elapsed}; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
__elapsed += __leap_second.value(); | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
} | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
return {false, __elapsed}; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
} | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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template <class _Duration> | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
[[nodiscard]] _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI sys_time<common_type_t<_Duration, seconds>> | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
utc_clock::to_sys(const utc_time<_Duration>& __time) { | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
using _Dp = common_type_t<_Duration, seconds>; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
leap_second_info __info = chrono::get_leap_second_info(__time); | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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// [time.clock.utc.members]/2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// Returns: A sys_time t, such that from_sys(t) == u if such a mapping | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// exists. Otherwise u represents a time_point during a positive leap | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// second insertion, the conversion counts that leap second as not | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// inserted, and the last representable value of sys_time prior to the | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// insertion of the leap second is returned. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
sys_time<common_type_t<_Duration, seconds>> __result{__time.time_since_epoch() - __info.elapsed}; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
if (__info.is_leap_second) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
return chrono::floor<seconds>(__result) + chrono::seconds{1} - _Dp{1}; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
There was a problem hiding this comment. Choose a reason for hiding this commentThe reason will be displayed to describe this comment to others. Learn more. Floating-point concerns aside, I don't understand how this works. My (naive) understanding is that There was a problem hiding this comment. Choose a reason for hiding this commentThe reason will be displayed to describe this comment to others. Learn more. The relevant language is [time.clock.utc.members]/2: "[If Briefly, I think the part you might be missing is that To illustrate, suppose that we're examining a day with a positive leap second. To make things easier, assume that the UTC epoch is midnight of that day, this is the first leap second ever, and the _Dp
There was a problem hiding this comment. Choose a reason for hiding this commentThe reason will be displayed to describe this comment to others. Learn more. @MattStephanson I read your comment, but I'm not sure what the issue is. "the last representable value of sys_time prior to the insertion of the leap second is returned." Looking at the There was a problem hiding this comment. Choose a reason for hiding this commentThe reason will be displayed to describe this comment to others. Learn more. There was a problem hiding this comment. Choose a reason for hiding this commentThe reason will be displayed to describe this comment to others. Learn more. Thanks a lot for the explanation, this makes a lot more sense now! |
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return __result; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
} | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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} // namespace chrono | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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# endif // _LIBCPP_STD_VER >= 20 && _LIBCPP_HAS_TIME_ZONE_DATABASE && _LIBCPP_HAS_FILESYSTEM && | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
// _LIBCPP_HAS_LOCALIZATION | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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_LIBCPP_END_NAMESPACE_STD | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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#endif // !defined(_LIBCPP_HAS_NO_EXPERIMENTAL_TZDB) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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#endif // _LIBCPP___CHRONO_UTC_CLOCK_H |
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I don't think this is right for floating point
duration
reps, where the ulp can be more or less than_Dp{1}
. I thinknextafter
is needed for reps wheretreat_as_floating_point_v
istrue
. (Assuming you have such an overload for extended-precision floats. I'm also uncertain if [time.duration.general]/2 allows a user-defined type to "emulate" a floating point type by specializingtreat_as_floating_point
.)There was a problem hiding this comment.
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Good point. I'll need to look into this.
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I've added some tests with floating point, but I don't see an issue with the existing code. Do you have an example of problematic values?
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You can't use
float
because the ulp is not less than 1 in the relevant range, so it's difficult to observe the effect. Also, the test does the same thing as the product code, which is subtract 1, but I don't think that's correct. For example, with the first leap second (78796800s) and double precision, I think the answer should beS{D{nextafter(78796800.0, 0.0)}}
, i.e.0x1.2c95fffffffffp+26
, for any UTC time during the leap second insertion. To me, that's the "last representable value" prior to the insertion.