是否仍需遵循UTC时间准则？C++20 <chrono>时区处理探讨

这个后端存储、日志及内部逻辑统一用UTC，仅在人机交互时转换时区的黄金准则，在C++20及后续版本的<chrono>库中依然完全适用——这是软件工程的通用实践，和语言工具无关，而<chrono>只是给我们提供了更精准、更便捷的工具来落地这一准则。

为什么准则依然成立 #

UTC是无歧义的时间基准，能彻底避免夏令时切换、时区变更带来的时间混乱，后端用UTC存储可以保证数据的一致性，内部逻辑基于UTC计算也能简化跨时区场景的复杂度。<chrono>的设计完全贴合这一思路，核心类型都围绕UTC和时区转换做了优化。

C++20 的时区支持与实用示例 #

C++20扩展了<chrono>，新增了utc_clock、zoned_time、time_zone等类型，让时区转换和时间计算更直观，下面是几个实用场景的代码示例：

1. 存储与输出UTC时间（后端/日志场景） #

直接用utc_clock获取当前UTC时间，存储为utc_time类型，输出时保持UTC格式：

#include <chrono>
#include <iostream>
#include <format>

int main() {
    // 获取当前UTC时间
    auto now_utc = std::chrono::utc_clock::now();
    // 存储为UTC时间类型（适合后端持久化）
    std::chrono::sys_seconds utc_storage = std::chrono::floor<std::chrono::seconds>(now_utc);
    
    // 日志输出UTC时间
    std::cout << std::format("UTC时间: {:%Y-%m-%d %H:%M:%S} UTC\n", utc_storage);
    return 0;
}

2. 将UTC时间转换为本地时区显示（人机交互场景） #

用zoned_time可以轻松把UTC时间转换为指定时区的本地时间，比如转换为中国标准时间：

#include <chrono>
#include <iostream>
#include <format>

int main() {
    // 模拟后端存储的UTC时间
    std::chrono::sys_seconds utc_time = std::chrono::sys_days{2024y/6/15} + 10h + 30min;
    
    // 转换为中国标准时间（Asia/Shanghai）
    std::chrono::zoned_time china_time{"Asia/Shanghai", utc_time};
    // 转换为本地时区（系统默认时区）
    std::chrono::zoned_time local_time{std::chrono::current_zone(), utc_time};
    
    std::cout << std::format("UTC时间: {:%Y-%m-%d %H:%M:%S} UTC\n", utc_time);
    std::cout << std::format("中国标准时间: {:%Y-%m-%d %H:%M:%S}\n", china_time);
    std::cout << std::format("本地时间: {:%Y-%m-%d %H:%M:%S}\n", local_time);
    return 0;
}

3. 将用户输入的本地时间转换为UTC存储 #

当用户输入本地时间时，先解析为对应时区的时间，再转换为UTC存储：

#include <chrono>
#include <iostream>
#include <format>
#include <string>

int main() {
    // 用户输入的本地时间字符串（假设为中国标准时间）
    std::string input_time = "2024-06-15 18:30:00";
    // 解析为中国时区的本地时间
    std::chrono::local_seconds local_time;
    std::from_chars(input_time.data(), input_time.data() + input_time.size(), local_time, "%Y-%m-%d %H:%M:%S");
    
    // 转换为UTC时间存储
    std::chrono::zoned_time china_time{"Asia/Shanghai", local_time};
    std::chrono::sys_seconds utc_storage = std::chrono::floor<std::chrono::seconds>(china_time.get_sys_time());
    
    std::cout << std::format("用户输入的本地时间: {:%Y-%m-%d %H:%M:%S}\n", local_time);
    std::cout << std::format("转换后的UTC时间: {:%Y-%m-%d %H:%M:%S} UTC\n", utc_storage);
    return 0;
}

4. 跨时区时间计算（统一用UTC基准） #

如果需要计算不同时区事件的时间差，先统一转换为UTC再计算，避免时区差异带来的错误：

#include <chrono>
#include <iostream>
#include <format>

int main() {
    // 纽约事件时间（America/New_York）
    std::chrono::zoned_time ny_time{"America/New_York", std::chrono::local_days{2024y/6/15} + 9h};
    // 北京事件时间（Asia/Shanghai）
    std::chrono::zoned_time bj_time{"Asia/Shanghai", std::chrono::local_days{2024y/6/15} + 21h};
    
    // 转换为UTC时间计算差值
    auto utc_ny = ny_time.get_sys_time();
    auto utc_bj = bj_time.get_sys_time();
    auto diff = utc_bj - utc_ny;
    
    std::cout << std::format("纽约事件UTC时间: {:%Y-%m-%d %H:%M:%S} UTC\n", utc_ny);
    std::cout << std::format("北京事件UTC时间: {:%Y-%m-%d %H:%M:%S} UTC\n", utc_bj);
    std::cout << std::format("时间差: {}小时\n", std::chrono::duration_cast<std::chrono::hours>(diff).count());
    return 0;
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Howard Hinnant