22217900d2b6818c6adaa341aeb12403f8b31968
[gnulib.git] / lib / mktime.c
1 /* Convert a `struct tm' to a time_t value.
2    Copyright (C) 1993-1999, 2002 Free Software Foundation, Inc.
3    This file is part of the GNU C Library.
4    Contributed by Paul Eggert (eggert@twinsun.com).
5
6    The GNU C Library is free software; you can redistribute it and/or
7    modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
8    License as published by the Free Software Foundation; either
9    version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
10
11    The GNU C Library is distributed in the hope that it will be useful,
12    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
14    Lesser General Public License for more details.
15
16    You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17    License along with the GNU C Library; if not, write to the Free
18    Software Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA
19    02111-1307 USA.  */
20
21 /* Define this to have a standalone program to test this implementation of
22    mktime.  */
23 /* #define DEBUG 1 */
24
25 #ifdef HAVE_CONFIG_H
26 # include <config.h>
27 #endif
28
29 #ifdef _LIBC
30 # define HAVE_LIMITS_H 1
31 # define STDC_HEADERS 1
32 # define STATIC /* empty */
33 #else
34 # define STATIC static
35 #endif
36
37 /* Assume that leap seconds are possible, unless told otherwise.
38    If the host has a `zic' command with a `-L leapsecondfilename' option,
39    then it supports leap seconds; otherwise it probably doesn't.  */
40 #ifndef LEAP_SECONDS_POSSIBLE
41 # define LEAP_SECONDS_POSSIBLE 1
42 #endif
43
44 #include <sys/types.h>          /* Some systems define `time_t' here.  */
45 #include <time.h>
46
47 #if HAVE_LIMITS_H
48 # include <limits.h>
49 #endif
50
51 #if DEBUG
52 # include <stdio.h>
53 # if STDC_HEADERS
54 #  include <stdlib.h>
55 #  include <string.h>
56 # endif
57 /* Make it work even if the system's libc has its own mktime routine.  */
58 # define mktime my_mktime
59 #endif /* DEBUG */
60
61 #ifndef __P
62 # if defined __GNUC__ || (defined __STDC__ && __STDC__)
63 #  define __P(args) args
64 # else
65 #  define __P(args) ()
66 # endif  /* GCC.  */
67 #endif  /* Not __P.  */
68
69 #ifndef CHAR_BIT
70 # define CHAR_BIT 8
71 #endif
72
73 /* The extra casts work around common compiler bugs.  */
74 #define TYPE_SIGNED(t) (! ((t) 0 < (t) -1))
75 /* The outer cast is needed to work around a bug in Cray C 5.0.3.0.
76    It is necessary at least when t == time_t.  */
77 #define TYPE_MINIMUM(t) ((t) (TYPE_SIGNED (t) \
78                               ? ~ (t) 0 << (sizeof (t) * CHAR_BIT - 1) : (t) 0))
79 #define TYPE_MAXIMUM(t) ((t) (~ (t) 0 - TYPE_MINIMUM (t)))
80
81 #ifndef INT_MIN
82 # define INT_MIN TYPE_MINIMUM (int)
83 #endif
84 #ifndef INT_MAX
85 # define INT_MAX TYPE_MAXIMUM (int)
86 #endif
87
88 #ifndef TIME_T_MIN
89 # define TIME_T_MIN TYPE_MINIMUM (time_t)
90 #endif
91 #ifndef TIME_T_MAX
92 # define TIME_T_MAX TYPE_MAXIMUM (time_t)
93 #endif
94
95 #define TM_YEAR_BASE 1900
96 #define EPOCH_YEAR 1970
97
98 #ifndef __isleap
99 /* Nonzero if YEAR is a leap year (every 4 years,
100    except every 100th isn't, and every 400th is).  */
101 # define __isleap(year) \
102   ((year) % 4 == 0 && ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
103 #endif
104
105 /* How many days come before each month (0-12).  */
106 #ifndef _LIBC
107 static
108 #endif
109 const unsigned short int __mon_yday[2][13] =
110   {
111     /* Normal years.  */
112     { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334, 365 },
113     /* Leap years.  */
114     { 0, 31, 60, 91, 121, 152, 182, 213, 244, 274, 305, 335, 366 }
115   };
116
117
118 #ifdef _LIBC
119 # define my_mktime_localtime_r __localtime_r
120 #else
121 /* If we're a mktime substitute in a GNU program, then prefer
122    localtime to localtime_r, since many localtime_r implementations
123    are buggy.  */
124 static struct tm *
125 my_mktime_localtime_r (const time_t *t, struct tm *tp)
126 {
127   struct tm *l = localtime (t);
128   if (! l)
129     return 0;
130   *tp = *l;
131   return tp;
132 }
133 #endif /* ! _LIBC */
134
135
136 /* Yield the difference between (YEAR-YDAY HOUR:MIN:SEC) and (*TP),
137    measured in seconds, ignoring leap seconds.
138    YEAR uses the same numbering as TM->tm_year.
139    All values are in range, except possibly YEAR.
140    If TP is null, return a nonzero value.
141    If overflow occurs, yield the low order bits of the correct answer.  */
142 static time_t
143 ydhms_tm_diff (int year, int yday, int hour, int min, int sec,
144                const struct tm *tp)
145 {
146   if (!tp)
147     return 1;
148   else
149     {
150       /* Compute intervening leap days correctly even if year is negative.
151          Take care to avoid int overflow.  time_t overflow is OK, since
152          only the low order bits of the correct time_t answer are needed.
153          Don't convert to time_t until after all divisions are done, since
154          time_t might be unsigned.  */
155       int a4 = (year >> 2) + (TM_YEAR_BASE >> 2) - ! (year & 3);
156       int b4 = (tp->tm_year >> 2) + (TM_YEAR_BASE >> 2) - ! (tp->tm_year & 3);
157       int a100 = a4 / 25 - (a4 % 25 < 0);
158       int b100 = b4 / 25 - (b4 % 25 < 0);
159       int a400 = a100 >> 2;
160       int b400 = b100 >> 2;
161       int intervening_leap_days = (a4 - b4) - (a100 - b100) + (a400 - b400);
162       time_t years = year - (time_t) tp->tm_year;
163       time_t days = (365 * years + intervening_leap_days
164                      + (yday - tp->tm_yday));
165       return (60 * (60 * (24 * days + (hour - tp->tm_hour))
166                     + (min - tp->tm_min))
167               + (sec - tp->tm_sec));
168     }
169 }
170
171 /* Use CONVERT to convert *T to a broken down time in *TP.
172    If *T is out of range for conversion, adjust it so that
173    it is the nearest in-range value and then convert that.  */
174 static struct tm *
175 ranged_convert (struct tm *(*convert) (const time_t *, struct tm *),
176                 time_t *t, struct tm *tp)
177 {
178   struct tm *r;
179
180   if (! (r = (*convert) (t, tp)) && *t)
181     {
182       time_t bad = *t;
183       time_t ok = 0;
184       struct tm tm;
185
186       /* BAD is a known unconvertible time_t, and OK is a known good one.
187          Use binary search to narrow the range between BAD and OK until
188          they differ by 1.  */
189       while (bad != ok + (bad < 0 ? -1 : 1))
190         {
191           time_t mid = *t = (bad < 0
192                              ? bad + ((ok - bad) >> 1)
193                              : ok + ((bad - ok) >> 1));
194           if ((r = (*convert) (t, tp)))
195             {
196               tm = *r;
197               ok = mid;
198             }
199           else
200             bad = mid;
201         }
202
203       if (!r && ok)
204         {
205           /* The last conversion attempt failed;
206              revert to the most recent successful attempt.  */
207           *t = ok;
208           *tp = tm;
209           r = tp;
210         }
211     }
212
213   return r;
214 }
215
216
217 /* Convert *TP to a time_t value, inverting
218    the monotonic and mostly-unit-linear conversion function CONVERT.
219    Use *OFFSET to keep track of a guess at the offset of the result,
220    compared to what the result would be for UTC without leap seconds.
221    If *OFFSET's guess is correct, only one CONVERT call is needed.  */
222 #ifndef _LIBC
223 static
224 #endif
225 time_t
226 __mktime_internal (struct tm *tp,
227                    struct tm *(*convert) (const time_t *, struct tm *),
228                    time_t *offset)
229 {
230   time_t t, dt, t0, t1, t2;
231   struct tm tm;
232
233   /* The maximum number of probes (calls to CONVERT) should be enough
234      to handle any combinations of time zone rule changes, solar time,
235      leap seconds, and oscillations around a spring-forward gap.
236      POSIX.1 prohibits leap seconds, but some hosts have them anyway.  */
237   int remaining_probes = 6;
238
239   /* Time requested.  Copy it in case CONVERT modifies *TP; this can
240      occur if TP is localtime's returned value and CONVERT is localtime.  */
241   int sec = tp->tm_sec;
242   int min = tp->tm_min;
243   int hour = tp->tm_hour;
244   int mday = tp->tm_mday;
245   int mon = tp->tm_mon;
246   int year_requested = tp->tm_year;
247   int isdst = tp->tm_isdst;
248
249   /* 1 if the previous probe was DST.  */
250   int dst2;
251
252   /* Ensure that mon is in range, and set year accordingly.  */
253   int mon_remainder = mon % 12;
254   int negative_mon_remainder = mon_remainder < 0;
255   int mon_years = mon / 12 - negative_mon_remainder;
256   int year = year_requested + mon_years;
257
258   /* The other values need not be in range:
259      the remaining code handles minor overflows correctly,
260      assuming int and time_t arithmetic wraps around.
261      Major overflows are caught at the end.  */
262
263   /* Calculate day of year from year, month, and day of month.
264      The result need not be in range.  */
265   int yday = ((__mon_yday[__isleap (year + TM_YEAR_BASE)]
266                [mon_remainder + 12 * negative_mon_remainder])
267               + mday - 1);
268
269   int sec_requested = sec;
270
271   /* Only years after 1970 are defined.
272      If year is 69, it might still be representable due to
273      timezone differences.  */
274   if (year < 69)
275     return -1;
276
277 #if LEAP_SECONDS_POSSIBLE
278   /* Handle out-of-range seconds specially,
279      since ydhms_tm_diff assumes every minute has 60 seconds.  */
280   if (sec < 0)
281     sec = 0;
282   if (59 < sec)
283     sec = 59;
284 #endif
285
286   /* Invert CONVERT by probing.  First assume the same offset as last time.
287      Then repeatedly use the error to improve the guess.  */
288
289   tm.tm_year = EPOCH_YEAR - TM_YEAR_BASE;
290   tm.tm_yday = tm.tm_hour = tm.tm_min = tm.tm_sec = 0;
291   t0 = ydhms_tm_diff (year, yday, hour, min, sec, &tm);
292
293   for (t = t1 = t2 = t0 + *offset, dst2 = 0;
294        (dt = ydhms_tm_diff (year, yday, hour, min, sec,
295                             ranged_convert (convert, &t, &tm)));
296        t1 = t2, t2 = t, t += dt, dst2 = tm.tm_isdst != 0)
297     if (t == t1 && t != t2
298         && (tm.tm_isdst < 0
299             || (isdst < 0
300                 ? dst2 <= (tm.tm_isdst != 0)
301                 : (isdst != 0) != (tm.tm_isdst != 0))))
302       /* We can't possibly find a match, as we are oscillating
303          between two values.  The requested time probably falls
304          within a spring-forward gap of size DT.  Follow the common
305          practice in this case, which is to return a time that is DT
306          away from the requested time, preferring a time whose
307          tm_isdst differs from the requested value.  (If no tm_isdst
308          was requested and only one of the two values has a nonzero
309          tm_isdst, prefer that value.)  In practice, this is more
310          useful than returning -1.  */
311       break;
312     else if (--remaining_probes == 0)
313       return -1;
314
315   /* If we have a match, check whether tm.tm_isdst has the requested
316      value, if any.  */
317   if (dt == 0 && isdst != tm.tm_isdst && 0 <= isdst && 0 <= tm.tm_isdst)
318     {
319       /* tm.tm_isdst has the wrong value.  Look for a neighboring
320          time with the right value, and use its UTC offset.
321          Heuristic: probe the previous three calendar quarters (approximately),
322          looking for the desired isdst.  This isn't perfect,
323          but it's good enough in practice.  */
324       int quarter = 7889238; /* seconds per average 1/4 Gregorian year */
325       int i;
326
327       /* If we're too close to the time_t limit, look in future quarters.  */
328       if (t < TIME_T_MIN + 3 * quarter)
329         quarter = -quarter;
330
331       for (i = 1; i <= 3; i++)
332         {
333           time_t ot = t - i * quarter;
334           struct tm otm;
335           ranged_convert (convert, &ot, &otm);
336           if (otm.tm_isdst == isdst)
337             {
338               /* We found the desired tm_isdst.
339                  Extrapolate back to the desired time.  */
340               t = ot + ydhms_tm_diff (year, yday, hour, min, sec, &otm);
341               ranged_convert (convert, &t, &tm);
342               break;
343             }
344         }
345     }
346
347   *offset = t - t0;
348
349 #if LEAP_SECONDS_POSSIBLE
350   if (sec_requested != tm.tm_sec)
351     {
352       /* Adjust time to reflect the tm_sec requested, not the normalized value.
353          Also, repair any damage from a false match due to a leap second.  */
354       t += sec_requested - sec + (sec == 0 && tm.tm_sec == 60);
355       if (! (*convert) (&t, &tm))
356         return -1;
357     }
358 #endif
359
360   if (TIME_T_MAX / INT_MAX / 366 / 24 / 60 / 60 < 3)
361     {
362       /* time_t isn't large enough to rule out overflows in ydhms_tm_diff,
363          so check for major overflows.  A gross check suffices,
364          since if t has overflowed, it is off by a multiple of
365          TIME_T_MAX - TIME_T_MIN + 1.  So ignore any component of
366          the difference that is bounded by a small value.  */
367
368       double dyear = (double) year_requested + mon_years - tm.tm_year;
369       double dday = 366 * dyear + mday;
370       double dsec = 60 * (60 * (24 * dday + hour) + min) + sec_requested;
371
372       /* On Irix4.0.5 cc, dividing TIME_T_MIN by 3 does not produce
373          correct results, ie., it erroneously gives a positive value
374          of 715827882.  Setting a variable first then doing math on it
375          seems to work.  (ghazi@caip.rutgers.edu) */
376
377       const time_t time_t_max = TIME_T_MAX;
378       const time_t time_t_min = TIME_T_MIN;
379
380       if (time_t_max / 3 - time_t_min / 3 < (dsec < 0 ? - dsec : dsec))
381         return -1;
382     }
383
384   if (year == 69)
385     {
386       /* If year was 69, need to check whether the time was representable
387          or not.  */
388       if (t < 0 || t > 2 * 24 * 60 * 60)
389         return -1;
390     }
391
392   *tp = tm;
393   return t;
394 }
395
396
397 static time_t localtime_offset;
398
399 /* Convert *TP to a time_t value.  */
400 time_t
401 mktime (tp)
402      struct tm *tp;
403 {
404 #ifdef _LIBC
405   /* POSIX.1 8.1.1 requires that whenever mktime() is called, the
406      time zone names contained in the external variable `tzname' shall
407      be set as if the tzset() function had been called.  */
408   __tzset ();
409 #endif
410
411   return __mktime_internal (tp, my_mktime_localtime_r, &localtime_offset);
412 }
413
414 #ifdef weak_alias
415 weak_alias (mktime, timelocal)
416 #endif
417
418 #ifdef _LIBC
419 libc_hidden_def (mktime)
420 libc_hidden_weak (timelocal)
421 #endif
422 \f
423 #if DEBUG
424
425 static int
426 not_equal_tm (a, b)
427      struct tm *a;
428      struct tm *b;
429 {
430   return ((a->tm_sec ^ b->tm_sec)
431           | (a->tm_min ^ b->tm_min)
432           | (a->tm_hour ^ b->tm_hour)
433           | (a->tm_mday ^ b->tm_mday)
434           | (a->tm_mon ^ b->tm_mon)
435           | (a->tm_year ^ b->tm_year)
436           | (a->tm_mday ^ b->tm_mday)
437           | (a->tm_yday ^ b->tm_yday)
438           | (a->tm_isdst ^ b->tm_isdst));
439 }
440
441 static void
442 print_tm (tp)
443      struct tm *tp;
444 {
445   if (tp)
446     printf ("%04d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d yday %03d wday %d isdst %d",
447             tp->tm_year + TM_YEAR_BASE, tp->tm_mon + 1, tp->tm_mday,
448             tp->tm_hour, tp->tm_min, tp->tm_sec,
449             tp->tm_yday, tp->tm_wday, tp->tm_isdst);
450   else
451     printf ("0");
452 }
453
454 static int
455 check_result (tk, tmk, tl, lt)
456      time_t tk;
457      struct tm tmk;
458      time_t tl;
459      struct tm *lt;
460 {
461   if (tk != tl || !lt || not_equal_tm (&tmk, lt))
462     {
463       printf ("mktime (");
464       print_tm (&tmk);
465       printf (")\nyields (");
466       print_tm (lt);
467       printf (") == %ld, should be %ld\n", (long) tl, (long) tk);
468       return 1;
469     }
470
471   return 0;
472 }
473
474 int
475 main (argc, argv)
476      int argc;
477      char **argv;
478 {
479   int status = 0;
480   struct tm tm, tmk, tml;
481   struct tm *lt;
482   time_t tk, tl;
483   char trailer;
484
485   if ((argc == 3 || argc == 4)
486       && (sscanf (argv[1], "%d-%d-%d%c",
487                   &tm.tm_year, &tm.tm_mon, &tm.tm_mday, &trailer)
488           == 3)
489       && (sscanf (argv[2], "%d:%d:%d%c",
490                   &tm.tm_hour, &tm.tm_min, &tm.tm_sec, &trailer)
491           == 3))
492     {
493       tm.tm_year -= TM_YEAR_BASE;
494       tm.tm_mon--;
495       tm.tm_isdst = argc == 3 ? -1 : atoi (argv[3]);
496       tmk = tm;
497       tl = mktime (&tmk);
498       lt = localtime (&tl);
499       if (lt)
500         {
501           tml = *lt;
502           lt = &tml;
503         }
504       printf ("mktime returns %ld == ", (long) tl);
505       print_tm (&tmk);
506       printf ("\n");
507       status = check_result (tl, tmk, tl, lt);
508     }
509   else if (argc == 4 || (argc == 5 && strcmp (argv[4], "-") == 0))
510     {
511       time_t from = atol (argv[1]);
512       time_t by = atol (argv[2]);
513       time_t to = atol (argv[3]);
514
515       if (argc == 4)
516         for (tl = from; tl <= to; tl += by)
517           {
518             lt = localtime (&tl);
519             if (lt)
520               {
521                 tmk = tml = *lt;
522                 tk = mktime (&tmk);
523                 status |= check_result (tk, tmk, tl, tml);
524               }
525             else
526               {
527                 printf ("localtime (%ld) yields 0\n", (long) tl);
528                 status = 1;
529               }
530           }
531       else
532         for (tl = from; tl <= to; tl += by)
533           {
534             /* Null benchmark.  */
535             lt = localtime (&tl);
536             if (lt)
537               {
538                 tmk = tml = *lt;
539                 tk = tl;
540                 status |= check_result (tk, tmk, tl, tml);
541               }
542             else
543               {
544                 printf ("localtime (%ld) yields 0\n", (long) tl);
545                 status = 1;
546               }
547           }
548     }
549   else
550     printf ("Usage:\
551 \t%s YYYY-MM-DD HH:MM:SS [ISDST] # Test given time.\n\
552 \t%s FROM BY TO # Test values FROM, FROM+BY, ..., TO.\n\
553 \t%s FROM BY TO - # Do not test those values (for benchmark).\n",
554             argv[0], argv[0], argv[0]);
555
556   return status;
557 }
558
559 #endif /* DEBUG */
560 \f
561 /*
562 Local Variables:
563 compile-command: "gcc -DDEBUG -DHAVE_LIMITS_H -DSTDC_HEADERS -Wall -W -O -g mktime.c -o mktime"
564 End:
565 */