[C++23 새기능 소개] std::chrono 라이브러리 확장

C++20에서 std::chrono 라이브러리에 부분적으로 시간대(time zone)와 달력을 지원한 이후, C++23에서는 시간 처리 기능이 더욱 강화되었습니다. 특히, std::chrono에 utc_clock, tai_clock, file_clock와 같은 새로운 시간 기준이 도입되고, 윤초(Leap Second) 처리 개선 등의 기능이 추가되었습니다. 이번 글에서는 C++23에서 std::chrono 라이브러리가 어떻게 확장되었는지, 그리고 이전 버전과 비교하여 어떠한 개선점이 있는지 알아보겠습니다.

새로운 시간 기준(Clocks) 도입

C++23에서는 기존의 system_clock, steady_clock, high_resolution_clock 외에도 다양한 시간 기준이 추가되었습니다. 이를 통해 국제 표준시(UTC)나 국제원자시(TAI), 파일 시스템 시간 등을 다루기가 쉬워졌습니다.

1. std::chrono::utc_clock

• 설명: utc_clock는 협정 세계시(UTC, Coordinated Universal Time)에 기반한 시계입니다. 이는 날짜와 시간을 UTC로 표현하고, 시간대 변환과 타임스탬프 관리에 유용합니다.
• 활용 예제: 전 세계적으로 동기화된 시간 기준이 필요한 시스템(예: 서버 로그 타임스탬프, 국제 이벤트 일정 관리 등)에 적합

#include <chrono>
#include <iostream>

int main() {
    using namespace std::chrono;

    auto now_utc = utc_clock::now();
    std::cout << "현재 UTC 시간: " << format("{:%Y-%m-%d %H:%M:%S UTC}", now_utc) << "\n";
    return 0;
}

2. std::chrono::tai_clock

• 설명: tai_clock는 국제원자시(TAI, International Atomic Time)를 나타내는 시계입니다. TAI는 윤초를 고려하지 않는 연속적인 시간 축을 제공하므로, 정확한 원자시 기반 계산이 필요한 분야에서 유용합니다.
• 활용 예제: 천문학적 관측, 원자시 기반 측정 시스템 등에서 안정적이고 연속적인 시간 계산 필요 시

auto now_tai = std::chrono::tai_clock::now();
// TAI 시간을 UTC로 변환 등의 연산이 가능

3. std::chrono::file_clock

• 설명: file_clock는 파일 시스템 타임스탬프 관리를 위한 시계입니다. 파일 시스템이 사용하는 시간 표현을 다루기에 편리하며, std::filesystem와 연계하여 파일 수정 시간 등의 비교가 간편해집니다.
• 활용 예제: 파일 변경 감지, 백업 시스템에서 파일 시간 비교, 동기화 도구 등

#include <filesystem>
#include <chrono>

using namespace std::chrono;

auto ftime = std::filesystem::last_write_time("some_file");
auto sys_time = file_clock::to_sys(ftime);
// file_clock에서 system_clock으로 변환 가능

윤초(Leap Second) 처리 개선

과거에는 윤초가 삽입되거나 제거될 때 시간 계산에 혼동을 초래할 수 있었습니다. C++23에서는 윤초 처리에 대한 지원이 개선되어, std::chrono 함수들이 윤초를 명확히 반영하고, 윤초 삽입 시점을 인지한 계산이 가능해집니다.

• 의의: 윤초는 지구 자전 속도 변화로 인해 UTC와 원자시(TAI) 사이의 오차를 보정하기 위해 삽입하거나 제거하는 1초입니다.
• 효과: C++23 표준 라이브러리에서 윤초를 반영한 시간 계산이 가능해져, 특정 날짜와 시간 사이의 정확한 경과 시간 계산이나 타임스탬프 변환 시 오류를 줄일 수 있습니다.

예를 들어, TAI와 UTC 간 변환 시 윤초 차이를 고려하게 되어, 특정 시각을 기준으로 한 정확한 시간 계산이 용이해집니다.

이전 버전과의 비교

C++20까지의 std::chrono는 기본적인 시계(system_clock, steady_clock, high_resolution_clock)와 기간(duration), 시간점(time_point) 정의로도 많은 문제를 해결할 수 있었지만, 국제 표준 시간 체계(UTC, TAI)나 파일 시스템 기반 시간 관리, 윤초 반영과 같은 정교한 요구사항 처리에는 한계가 있었습니다.

C++23에서의 개선점:

• 더 많은 시계 타입 지원: UTC, TAI, 파일 시스템 기반 시계 추가
• 윤초 처리 강화: 윤초 삽입/제거를 인식한 계산 가능
• 범용성 및 이식성 증가: 표준 라이브러리 수준에서 국제 표준 시간을 다룰 수 있어, OS 종속 로직이나 타사 라이브러리 의존성 감소
• 정확하고 신뢰성 있는 시간 계산: 원자시를 기반으로 한 연속적 시간 축(TAI)과 UTC 간 변환을 손쉽게 수행 가능

주의 사항

• 컴파일러 및 라이브러리 지원: C++23 기능이므로, 해당 기능을 지원하는 컴파일러와 표준 라이브러리가 필요
• 윤초 지원 환경 확인: 일부 시스템이나 플랫폼에서는 윤초 데이터베이스나 시간 동기화 상태가 달라 결과가 상이할 수 있음
• 성능 고려: 더 정교한 시간 계산 로직은 내부적으로 윤초 변환 등을 수행할 수 있어 성능 오버헤드가 발생할 수 있으므로 상황에 따른 판단 필요

요약

C++23에서 std::chrono는 시간 처리 능력이 크게 향상되었습니다. utc_clock, tai_clock, file_clock를 비롯한 새로운 시계 타입을 통해 국제 표준 시간 및 파일 시스템 시간을 다루기가 편리해졌고, 윤초 처리 개선으로 정확한 시간 계산이 가능해졌습니다. 이를 통해 시간대 처리, 파일 동기화, 천문학적 계산, 국제 이벤트 관리 등 다양한 도메인에서 보다 정확하고 이식성 높은 시간 계산 코드를 작성할 수 있습니다.

 

참고 자료:

• C++23 std::chrono 문서
• C++ 공식 웹사이트