std :: chrono :: yearsストレージは本当に少なくとも17ビットですか？

cppreferenceから

std::chrono::years (since C++20) duration</*signed integer type of at least 17 bits*/, std::ratio<31556952>>

を使用libc++すると、16ビットに署名されているstd::chrono::yearsis の下線付きストレージが表示さshortれます。

std::chrono::years( 30797 )        // yields  32767/01/01
std::chrono::years( 30797 ) + 365d // yields -32768/01/01 apparently UB

cppreferenceまたは何か他のタイプミスはありますか？

例：

#include <fmt/format.h>
#include <chrono>

template <>
struct fmt::formatter<std::chrono::year_month_day> {
  char presentation = 'F';

  constexpr auto parse(format_parse_context& ctx) {
    auto it = ctx.begin(), end = ctx.end();
    if (it != end && *it == 'F') presentation = *it++;

#   ifdef __exception
    if (it != end && *it != '}') {
      throw format_error("invalid format");
    }
#   endif

    return it;
  }

  template <typename FormatContext>
  auto format(const std::chrono::year_month_day& ymd, FormatContext& ctx) {
    int year(ymd.year() );
    unsigned month(ymd.month() );
    unsigned day(ymd.day() );
    return format_to(
        ctx.out(),
        "{:#6}/{:#02}/{:#02}",
        year, month, day);
  }
};

using days = std::chrono::duration<int32_t, std::ratio<86400> >;
using sys_day = std::chrono::time_point<std::chrono::system_clock, std::chrono::duration<int32_t, std::ratio<86400> >>;

template<typename D>
using sys_time = std::chrono::time_point<std::chrono::system_clock, D>;
using sys_day2 = sys_time<days>;

int main()
{
  auto a = std::chrono::year_month_day( 
    sys_day( 
      std::chrono::floor<days>(
        std::chrono::hours( (1<<23) - 1 ) 
      )
    )
  );

  auto b = std::chrono::year_month_day( 
    sys_day( 
      std::chrono::floor<days>(
        std::chrono::minutes( (1l<<29) - 1 ) 
      )
    )
  );

  auto c = std::chrono::year_month_day( 
    sys_day( 
      std::chrono::floor<days>(
        std::chrono::seconds( (1l<<35) - 1 ) 
      )
    )
  );

  auto e = std::chrono::year_month_day( 
    sys_day( 
      std::chrono::floor<days>(
        std::chrono::days( (1<<25) - 1 ) 
      )
    )
  );

  auto f = std::chrono::year_month_day( 
    sys_day( 
      std::chrono::floor<days>(
        std::chrono::weeks( (1<<22) - 1 ) 
      )
    )
  );

  auto g = std::chrono::year_month_day( 
    sys_day( 
      std::chrono::floor<days>(
        std::chrono::months( (1<<20) - 1 ) 
      )
    )
  );

  auto h = std::chrono::year_month_day( 
    sys_day( 
      std::chrono::floor<days>(
        std::chrono::years( 30797 ) // 0x7FFF - 1970
      )
    )
  );

  auto i = std::chrono::year_month_day( 
    sys_day( 
      std::chrono::floor<days>(
        std::chrono::years( 30797 ) // 0x7FFF - 1970
      ) + std::chrono::days(365)
    )
  );

  fmt::print("Calendar limit by duration's underlining storage:\n"
             "23 bit hour       : {:F}\n"
             "29 bit minute     : {:F}\n"
             "35 bit second     : {:F}\n"
             "25 bit days       : {:F}\n"
             "22 bit week       : {:F}\n"
             "20 bit month      : {:F}\n"
             "16? bit year      : {:F}\n"
             "16? bit year+365d : {:F}\n"
             , a, b, c, e, f, g, h, i);
}

【ゴッドボルトリンク】

cppreferenceの記事は正しいです。libc ++がより小さい型を使用する場合、これはlibc ++のバグのようです。

私はhttps://godbolt.org/z/SNivypで例を少しずつ分解しています：

  auto a = std::chrono::year_month_day( 
    sys_days( 
      std::chrono::floor<days>(
        std::chrono::years(0) 
        + std::chrono::days( 365 )
      )
    )
  );

単純化と仮定using namespace std::chronoは範囲内です：

year_month_day a = sys_days{floor<days>(years{0} + days{365})};

部分式がyears{0}あるdurationとperiod等しいratio<31'556'952>値に等しいです0。years{1}浮動小数点として表されるdaysは正確に365.2425であることに注意してください。これは民生年の平均の長さです。

部分式がdays{365}あるdurationとperiod等しいratio<86'400>値に等しいです365。

部分式がyears{0} + days{365}あるdurationとperiod等しいratio<216>値に等しいです146'000。これは、最初の発見によって形成されているcommon_type_tのratio<31'556'952>とratio<86'400>GCD（31'556'952、86'400）、または216本の共通部にライブラリ最初の変換の両方のオペランドであり、そして、共通単位で加算を行います。

years{0}周期が216秒の単位に変換するには、0に146'097を掛ける必要があります。これは非常に重要なポイントです。この変換は、32ビットのみで実行すると、簡単にオーバーフローを引き起こす可能性があります。

<さておき>

この時点で混乱している場合は、コードがカレンダー計算を意図している可能性が高いが、実際には時系列計算を行っているためです。カレンダー計算は、カレンダーを使用した計算です。

カレンダーには、月単位と年単位で日数の物理的な長さが異なるなど、あらゆる種類の不規則性があります。カレンダー計算では、これらの不規則性が考慮されます。

時系列計算は固定単位で機能し、カレンダーに関係なく数値をクランクアウトします。グレゴリオ暦、ユリウス暦、ヒンドゥー暦、中国暦などを使用しても、年代順の計算は問題になりません。

</ aside>

次は、私たちは取る146000[216]s時間をしてと期間に変換periodするratio<86'400>（名前付きの型エイリアスを持っていますdays）。関数floor<days>()はこの変換を行い、結果は365[86400]s、またはもっと簡単に言えばです365d。

次のステップでは、durationを取得してに変換しtime_pointます。タイプがtime_pointあるtime_point<system_clock, days>という名前の型の別名を持っていますsys_days。これは、うるう秒を除いた1970-01-01 00:00:00 UTCのエポックdays以降の単純なカウントですsystem_clock。

最後に、はの値でsys_daysaに変換されyear_month_dayます1971-01-01。

この計算を行う簡単な方法は次のとおりです。

year_month_day a = sys_days{} + days{365};

次のような計算について考えてみます。

year_month_day j = sys_days{floor<days>(years{14699} + days{0})};

これは日付になります16668-12-31。これはおそらく、予想していたよりも1日早い（（14699 + 1970）-01-01）。部分式years{14699} + days{0}は次のとおり 2'147'479'803[216]sです。実行時の値が近づいていることに注意してくださいINT_MAX（2'147'483'647）、および下にあることrepの両方yearsとdaysなりますint。

実際、years{14700}単位に変換すると[216]sオーバーフローが発生します -2'147'341'396[216]s。

これを修正するには、カレンダー計算に切り替えます。

year_month_day j = (1970y + years{14700})/1/1;

https://godbolt.org/z/SNivypにある14699より大きい値を追加yearsしdaysて使用している結果はすべてオーバーフローが発生しています。yearsint

1が実際に時系列で計算やりたい場合yearsやdays、このように、64ビット演算を使用するのが賢明だろう。これは、計算の早い段階で32ビットを超える使用でyears単位に変換することによって実現できますrep。例えば：

years{14700} + 0s + days{0}

に追加する0sことyearsで（seconds少なくとも35ビットを持つ必要があります）、common_type rep最初の追加（years{14700} + 0s）では64ビットに強制され、追加時に64ビットで続行しますdays{0}。

463'887'194'400s == 14700 * 365.2425 * 86400

（この範囲で）中間のオーバーフローを回避するさらに別の方法は、さらに追加する前yearsにdays精度に切り捨てることdaysです。

year_month_day j = sys_days{floor<days>(years{14700})} + days{0};

j値があります16669-12-31。これにより、[216]sユニットが最初から作成されることがないため、問題が回避されます。またyears、daysやの制限に近づくこともありませんyear。

を期待していた16700-01-01としても、問題は解決せず、それを修正する方法は代わりにカレンダー計算を行うことです：

year_month_day j = (1970y + years{14700})/1/1;