time64.c

   1 /*
   2
   3 Copyright (c) 2007-2008  Michael G Schwern
   4
   5 This software originally derived from Paul Sheer's pivotal_gmtime_r.c.
   6
   7 The MIT License:
   8
   9 Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
  10 of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
  11 in the Software without restriction, including without limitation the rights
  12 to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
  13 copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
  14 furnished to do so, subject to the following conditions:
  15
  16 The above copyright notice and this permission notice shall be included in
  17 all copies or substantial portions of the Software.
  18
  19 THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
  20 IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
  21 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE
  22 AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
  23 LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
  24 OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN
  25 THE SOFTWARE.
  26
  27 */
  28
  29 /*
  30
  31 Programmers who have available to them 64-bit time values as a 'long
  32 long' type can use localtime64_r() and gmtime64_r() which correctly
  33 converts the time even on 32-bit systems. Whether you have 64-bit time
  34 values will depend on the operating system.
  35
  36 S_localtime64_r() is a 64-bit equivalent of localtime_r().
  37
  38 S_gmtime64_r() is a 64-bit equivalent of gmtime_r().
  39
  40 */
  41
  42 #include "time64.h"
  43
  44 static const int days_in_month[2][12] = {
  45     {31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31},
  46     {31, 29, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31},
  47 };
  48
  49 static const int julian_days_by_month[2][12] = {
  50     {0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334},
  51     {0, 31, 60, 91, 121, 152, 182, 213, 244, 274, 305, 335},
  52 };
  53
  54 static const int length_of_year[2] = { 365, 366 };
  55
  56 /* Number of days in a 400 year Gregorian cycle */
  57 static const Year years_in_gregorian_cycle = 400;
  58 static const int days_in_gregorian_cycle  = (365 * 400) + 100 - 4 + 1;
  59
  60 /* 28 year calendar cycle between 2010 and 2037 */
  61 #define SOLAR_CYCLE_LENGTH 28
  62 static const int safe_years[SOLAR_CYCLE_LENGTH] = {
  63     2016, 2017, 2018, 2019,
  64     2020, 2021, 2022, 2023,
  65     2024, 2025, 2026, 2027,
  66     2028, 2029, 2030, 2031,
  67     2032, 2033, 2034, 2035,
  68     2036, 2037, 2010, 2011,
  69     2012, 2013, 2014, 2015
  70 };
  71
  72 static const int dow_year_start[SOLAR_CYCLE_LENGTH] = {
  73     5, 0, 1, 2,     /* 0       2016 - 2019 */
  74     3, 5, 6, 0,     /* 4  */
  75     1, 3, 4, 5,     /* 8  */
  76     6, 1, 2, 3,     /* 12 */
  77     4, 6, 0, 1,     /* 16 */
  78     2, 4, 5, 6,     /* 20      2036, 2037, 2010, 2011 */
  79     0, 2, 3, 4      /* 24      2012, 2013, 2014, 2015 */
  80 };
  81
  82 /* Let's assume people are going to be looking for dates in the future.
  83    Let's provide some cheats so you can skip ahead.
  84    This has a 4x speed boost when near 2008.
  85 */
  86 /* Number of days since epoch on Jan 1st, 2008 GMT */
  87 #define CHEAT_DAYS  (1199145600 / 24 / 60 / 60)
  88 #define CHEAT_YEARS 108
  89
  90 #define IS_LEAP(n)      ((!(((n) + 1900) % 400) || (!(((n) + 1900) % 4) && (((n) + 1900) % 100))) != 0)
  91 #define WRAP(a,b,m)     ((a) = ((a) <  0  ) ? ((b)--, (a) + (m)) : (a))
  92
  93 #ifdef USE_SYSTEM_LOCALTIME
  94 #    define SHOULD_USE_SYSTEM_LOCALTIME(a)  (       \
  95     (a) <= SYSTEM_LOCALTIME_MAX &&              \
  96     (a) >= SYSTEM_LOCALTIME_MIN                 \
  97 )
  98 #else
  99 #    define SHOULD_USE_SYSTEM_LOCALTIME(a)      (0)
 100 #endif
 101
 102 #ifdef USE_SYSTEM_GMTIME
 103 #    define SHOULD_USE_SYSTEM_GMTIME(a)     (       \
 104     (a) <= SYSTEM_GMTIME_MAX    &&              \
 105     (a) >= SYSTEM_GMTIME_MIN                    \
 106 )
 107 #else
 108 #    define SHOULD_USE_SYSTEM_GMTIME(a)         (0)
 109 #endif
 110
 111 /* Multi varadic macros are a C99 thing, alas */
 112 #ifdef TIME_64_DEBUG
 113 #    define TIME64_TRACE(format) (fprintf(stderr, format))
 114 #    define TIME64_TRACE1(format, var1)    (fprintf(stderr, format, var1))
 115 #    define TIME64_TRACE2(format, var1, var2)    (fprintf(stderr, format, var1, var2))
 116 #    define TIME64_TRACE3(format, var1, var2, var3)    (fprintf(stderr, format, var1, var2, var3))
 117 #else
 118 #    define TIME64_TRACE(format) ((void)0)
 119 #    define TIME64_TRACE1(format, var1) ((void)0)
 120 #    define TIME64_TRACE2(format, var1, var2) ((void)0)
 121 #    define TIME64_TRACE3(format, var1, var2, var3) ((void)0)
 122 #endif
 123
 124 static int S_is_exception_century(Year year)
 125 {
 126     int is_exception = ((year % 100 == 0) && !(year % 400 == 0));
 127     TIME64_TRACE1("# is_exception_century: %s\n", is_exception ? "yes" : "no");
 128
 129     return(is_exception);
 130 }
 131
 132
 133 static Time64_T S_timegm64(struct TM *date) {
 134     int      days    = 0;
 135     Time64_T seconds = 0;
 136     Year     year;
 137
 138     if( date->tm_year > 70 ) {
 139         year = 70;
 140         while( year < date->tm_year ) {
 141             days += length_of_year[IS_LEAP(year)];
 142             year++;
 143         }
 144     }
 145     else if ( date->tm_year < 70 ) {
 146         year = 69;
 147         do {
 148             days -= length_of_year[IS_LEAP(year)];
 149             year--;
 150         } while( year >= date->tm_year );
 151     }
 152
 153     days += julian_days_by_month[IS_LEAP(date->tm_year)][date->tm_mon];
 154     days += date->tm_mday - 1;
 155
 156     /* Avoid overflowing the days integer */
 157     seconds = days;
 158     seconds = seconds * 60 * 60 * 24;
 159
 160     seconds += date->tm_hour * 60 * 60;
 161     seconds += date->tm_min * 60;
 162     seconds += date->tm_sec;
 163
 164     return(seconds);
 165 }
 166
 167
 168 #ifdef DEBUGGING
 169 static int S_check_tm(struct TM *tm)
 170 {
 171     /* Don't forget leap seconds */
 172     assert(tm->tm_sec >= 0);
 173     assert(tm->tm_sec <= 61);
 174
 175     assert(tm->tm_min >= 0);
 176     assert(tm->tm_min <= 59);
 177
 178     assert(tm->tm_hour >= 0);
 179     assert(tm->tm_hour <= 23);
 180
 181     assert(tm->tm_mday >= 1);
 182     assert(tm->tm_mday <= days_in_month[IS_LEAP(tm->tm_year)][tm->tm_mon]);
 183
 184     assert(tm->tm_mon  >= 0);
 185     assert(tm->tm_mon  <= 11);
 186
 187     assert(tm->tm_wday >= 0);
 188     assert(tm->tm_wday <= 6);
 189
 190     assert(tm->tm_yday >= 0);
 191     assert(tm->tm_yday <= length_of_year[IS_LEAP(tm->tm_year)]);
 192
 193 #ifdef HAS_TM_TM_GMTOFF
 194     assert(tm->tm_gmtoff >= -24 * 60 * 60);
 195     assert(tm->tm_gmtoff <=  24 * 60 * 60);
 196 #endif
 197
 198     return 1;
 199 }
 200 #endif
 201
 202
 203 /* The exceptional centuries without leap years cause the cycle to
 204    shift by 16
 205 */
 206 static Year S_cycle_offset(Year year)
 207 {
 208     const Year start_year = 2000;
 209     Year year_diff  = year - start_year;
 210     Year exceptions;
 211
 212     if( year > start_year )
 213         year_diff--;
 214
 215     exceptions  = year_diff / 100;
 216     exceptions -= year_diff / 400;
 217
 218     TIME64_TRACE3("# year: %lld, exceptions: %lld, year_diff: %lld\n",
 219           year, exceptions, year_diff);
 220
 221     return exceptions * 16;
 222 }
 223
 224 /* For a given year after 2038, pick the latest possible matching
 225    year in the 28 year calendar cycle.
 226
 227    A matching year...
 228    1) Starts on the same day of the week.
 229    2) Has the same leap year status.
 230
 231    This is so the calendars match up.
 232
 233    Also the previous year must match.  When doing Jan 1st you might
 234    wind up on Dec 31st the previous year when doing a -UTC time zone.
 235
 236    Finally, the next year must have the same start day of week.  This
 237    is for Dec 31st with a +UTC time zone.
 238    It doesn't need the same leap year status since we only care about
 239    January 1st.
 240 */
 241 static int S_safe_year(Year year)
 242 {
 243     int safe_year;
 244     Year year_cycle = year + S_cycle_offset(year);
 245
 246     /* Change non-leap xx00 years to an equivalent */
 247     if( S_is_exception_century(year) )
 248         year_cycle += 11;
 249
 250     /* Also xx01 years, since the previous year will be wrong */
 251     if( S_is_exception_century(year - 1) )
 252         year_cycle += 17;
 253
 254     year_cycle %= SOLAR_CYCLE_LENGTH;
 255     if( year_cycle < 0 )
 256         year_cycle = SOLAR_CYCLE_LENGTH + year_cycle;
 257
 258     assert( year_cycle >= 0 );
 259     assert( year_cycle < SOLAR_CYCLE_LENGTH );
 260     safe_year = safe_years[year_cycle];
 261
 262     assert(safe_year <= 2037 && safe_year >= 2010);
 263
 264     TIME64_TRACE3("# year: %lld, year_cycle: %lld, safe_year: %d\n",
 265           year, year_cycle, safe_year);
 266
 267     return safe_year;
 268 }
 269
 270
 271 static void S_copy_little_tm_to_big_TM(const struct tm *src, struct TM *dest) {
 272     if( src == NULL ) {
 273         memset(dest, 0, sizeof(*dest));
 274     }
 275     else {
 276 #       ifdef USE_TM64
 277             dest->tm_sec        = src->tm_sec;
 278             dest->tm_min        = src->tm_min;
 279             dest->tm_hour       = src->tm_hour;
 280             dest->tm_mday       = src->tm_mday;
 281             dest->tm_mon        = src->tm_mon;
 282             dest->tm_year       = (Year)src->tm_year;
 283             dest->tm_wday       = src->tm_wday;
 284             dest->tm_yday       = src->tm_yday;
 285             dest->tm_isdst      = src->tm_isdst;
 286
 287 #           ifdef HAS_TM_TM_GMTOFF
 288                 dest->tm_gmtoff  = src->tm_gmtoff;
 289 #           endif
 290
 291 #           ifdef HAS_TM_TM_ZONE
 292                 dest->tm_zone  = src->tm_zone;
 293 #           endif
 294
 295 #       else
 296             /* They're the same type */
 297             memcpy(dest, src, sizeof(*dest));
 298 #       endif
 299     }
 300 }
 301
 302
 303 #ifndef HAS_LOCALTIME_R
 304 /* Simulate localtime_r() to the best of our ability */
 305 static struct tm * S_localtime_r(const time_t *clock, struct tm *result) {
 306 #ifdef VMS
 307     dTHX;    /* in case the following is defined as Perl_my_localtime(aTHX_ ...) */
 308 #endif
 309     const struct tm *static_result = localtime(clock);
 310
 311     assert(result != NULL);
 312
 313     if( static_result == NULL ) {
 314         memset(result, 0, sizeof(*result));
 315         return NULL;
 316     }
 317     else {
 318         memcpy(result, static_result, sizeof(*result));
 319         return result;
 320     }
 321 }
 322 #endif
 323
 324 #ifndef HAS_GMTIME_R
 325 /* Simulate gmtime_r() to the best of our ability */
 326 static struct tm * S_gmtime_r(const time_t *clock, struct tm *result) {
 327     dTHX;    /* in case the following is defined as Perl_my_gmtime(aTHX_ ...) */
 328     const struct tm *static_result = gmtime(clock);
 329
 330     assert(result != NULL);
 331
 332     if( static_result == NULL ) {
 333         memset(result, 0, sizeof(*result));
 334         return NULL;
 335     }
 336     else {
 337         memcpy(result, static_result, sizeof(*result));
 338         return result;
 339     }
 340 }
 341 #endif
 342
 343 static struct TM *S_gmtime64_r (const Time64_T *in_time, struct TM *p)
 344 {
 345     int v_tm_sec, v_tm_min, v_tm_hour, v_tm_mon, v_tm_wday;
 346     Time64_T v_tm_tday;
 347     int leap;
 348     Time64_T m;
 349     Time64_T time = *in_time;
 350     Year year = 70;
 351     int cycles = 0;
 352
 353     assert(p != NULL);
 354
 355     /* Use the system gmtime() if time_t is small enough */
 356     if( SHOULD_USE_SYSTEM_GMTIME(*in_time) ) {
 357         time_t safe_time = (time_t)*in_time;
 358         struct tm safe_date;
 359         GMTIME_R(&safe_time, &safe_date);
 360
 361         S_copy_little_tm_to_big_TM(&safe_date, p);
 362         assert(S_check_tm(p));
 363
 364         return p;
 365     }
 366
 367 #ifdef HAS_TM_TM_GMTOFF
 368     p->tm_gmtoff = 0;
 369 #endif
 370     p->tm_isdst  = 0;
 371
 372 #ifdef HAS_TM_TM_ZONE
 373     p->tm_zone   = (char *)"UTC";
 374 #endif
 375
 376     v_tm_sec  = (int)fmod(time, 60.0);
 377     time      = time >= 0 ? floor(time / 60.0) : ceil(time / 60.0);
 378     v_tm_min  = (int)fmod(time, 60.0);
 379     time      = time >= 0 ? floor(time / 60.0) : ceil(time / 60.0);
 380     v_tm_hour = (int)fmod(time, 24.0);
 381     time      = time >= 0 ? floor(time / 24.0) : ceil(time / 24.0);
 382     v_tm_tday = time;
 383
 384     WRAP (v_tm_sec, v_tm_min, 60);
 385     WRAP (v_tm_min, v_tm_hour, 60);
 386     WRAP (v_tm_hour, v_tm_tday, 24);
 387
 388     v_tm_wday = (int)fmod((v_tm_tday + 4.0), 7.0);
 389     if (v_tm_wday < 0)
 390         v_tm_wday += 7;
 391     m = v_tm_tday;
 392
 393     if (m >= CHEAT_DAYS) {
 394         year = CHEAT_YEARS;
 395         m -= CHEAT_DAYS;
 396     }
 397
 398     if (m >= 0) {
 399         /* Gregorian cycles, this is huge optimization for distant times */
 400         cycles = (int)floor(m / (Time64_T) days_in_gregorian_cycle);
 401         if( cycles ) {
 402             m -= (cycles * (Time64_T) days_in_gregorian_cycle);
 403             year += (cycles * years_in_gregorian_cycle);
 404         }
 405
 406         /* Years */
 407         leap = IS_LEAP (year);
 408         while (m >= (Time64_T) length_of_year[leap]) {
 409             m -= (Time64_T) length_of_year[leap];
 410             year++;
 411             leap = IS_LEAP (year);
 412         }
 413
 414         /* Months */
 415         v_tm_mon = 0;
 416         while (m >= (Time64_T) days_in_month[leap][v_tm_mon]) {
 417             m -= (Time64_T) days_in_month[leap][v_tm_mon];
 418             v_tm_mon++;
 419         }
 420     } else {
 421         year--;
 422
 423         /* Gregorian cycles */
 424         cycles = (int)ceil((m / (Time64_T) days_in_gregorian_cycle) + 1);
 425         if( cycles ) {
 426             m -= (cycles * (Time64_T) days_in_gregorian_cycle);
 427             year += (cycles * years_in_gregorian_cycle);
 428         }
 429
 430         /* Years */
 431         leap = IS_LEAP (year);
 432         while (m < (Time64_T) -length_of_year[leap]) {
 433             m += (Time64_T) length_of_year[leap];
 434             year--;
 435             leap = IS_LEAP (year);
 436         }
 437
 438         /* Months */
 439         v_tm_mon = 11;
 440         while (m < (Time64_T) -days_in_month[leap][v_tm_mon]) {
 441             m += (Time64_T) days_in_month[leap][v_tm_mon];
 442             v_tm_mon--;
 443         }
 444         m += (Time64_T) days_in_month[leap][v_tm_mon];
 445     }
 446
 447     p->tm_year = year;
 448     if( p->tm_year != year ) {
 449 #ifdef EOVERFLOW
 450         errno = EOVERFLOW;
 451 #endif
 452         return NULL;
 453     }
 454
 455     /* At this point m is less than a year so casting to an int is safe */
 456     p->tm_mday = (int) m + 1;
 457     p->tm_yday = julian_days_by_month[leap][v_tm_mon] + (int)m;
 458     p->tm_sec  = v_tm_sec;
 459     p->tm_min  = v_tm_min;
 460     p->tm_hour = v_tm_hour;
 461     p->tm_mon  = v_tm_mon;
 462     p->tm_wday = v_tm_wday;
 463
 464     assert(S_check_tm(p));
 465
 466     return p;
 467 }
 468
 469
 470 static struct TM *S_localtime64_r (const Time64_T *time, struct TM *local_tm)
 471 {
 472     time_t safe_time;
 473     struct tm safe_date;
 474     struct TM gm_tm;
 475     Year orig_year;
 476     int month_diff;
 477
 478     assert(local_tm != NULL);
 479
 480     /* Use the system localtime() if time_t is small enough */
 481     if( SHOULD_USE_SYSTEM_LOCALTIME(*time) ) {
 482         safe_time = (time_t)*time;
 483
 484         TIME64_TRACE1("Using system localtime for %lld\n", *time);
 485
 486         LOCALTIME_R(&safe_time, &safe_date);
 487
 488         S_copy_little_tm_to_big_TM(&safe_date, local_tm);
 489         assert(S_check_tm(local_tm));
 490
 491         return local_tm;
 492     }
 493
 494     if( S_gmtime64_r(time, &gm_tm) == NULL ) {
 495         TIME64_TRACE1("gmtime64_r returned null for %lld\n", *time);
 496         return NULL;
 497     }
 498
 499     orig_year = gm_tm.tm_year;
 500
 501     if (gm_tm.tm_year > (2037 - 1900) ||
 502         gm_tm.tm_year < (1970 - 1900)
 503        )
 504     {
 505         TIME64_TRACE1("Mapping tm_year %lld to safe_year\n", (Year)gm_tm.tm_year);
 506         gm_tm.tm_year = S_safe_year((Year)(gm_tm.tm_year + 1900)) - 1900;
 507     }
 508
 509     safe_time = (time_t)S_timegm64(&gm_tm);
 510     if( LOCALTIME_R(&safe_time, &safe_date) == NULL ) {
 511         TIME64_TRACE1("localtime_r(%d) returned NULL\n", (int)safe_time);
 512         return NULL;
 513     }
 514
 515     S_copy_little_tm_to_big_TM(&safe_date, local_tm);
 516
 517     local_tm->tm_year = orig_year;
 518     if( local_tm->tm_year != orig_year ) {
 519         TIME64_TRACE2("tm_year overflow: tm_year %lld, orig_year %lld\n",
 520               (Year)local_tm->tm_year, (Year)orig_year);
 521
 522 #ifdef EOVERFLOW
 523         errno = EOVERFLOW;
 524 #endif
 525         return NULL;
 526     }
 527
 528
 529     month_diff = local_tm->tm_mon - gm_tm.tm_mon;
 530
 531     /*  When localtime is Dec 31st previous year and
 532         gmtime is Jan 1st next year.
 533     */
 534     if( month_diff == 11 ) {
 535         local_tm->tm_year--;
 536     }
 537
 538     /*  When localtime is Jan 1st, next year and
 539         gmtime is Dec 31st, previous year.
 540     */
 541     if( month_diff == -11 ) {
 542         local_tm->tm_year++;
 543     }
 544
 545     /* GMT is Jan 1st, xx01 year, but localtime is still Dec 31st
 546        in a non-leap xx00.  There is one point in the cycle
 547        we can't account for which the safe xx00 year is a leap
 548        year.  So we need to correct for Dec 31st coming out as
 549        the 366th day of the year.
 550     */
 551     if( !IS_LEAP(local_tm->tm_year) && local_tm->tm_yday == 365 )
 552         local_tm->tm_yday--;
 553
 554     assert(S_check_tm(local_tm));
 555
 556     return local_tm;
 557 }