This is a live mirror of the Perl 5 development currently hosted at https://github.com/perl/perl5
555286b5e0a8fec70994ab507554d62c29cd104d
[perl5.git] / 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 char 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 short 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 short 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 short 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 char 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     assert(src);
273     assert(dest);
274 #ifdef USE_TM64
275     dest->tm_sec        = src->tm_sec;
276     dest->tm_min        = src->tm_min;
277     dest->tm_hour       = src->tm_hour;
278     dest->tm_mday       = src->tm_mday;
279     dest->tm_mon        = src->tm_mon;
280     dest->tm_year       = (Year)src->tm_year;
281     dest->tm_wday       = src->tm_wday;
282     dest->tm_yday       = src->tm_yday;
283     dest->tm_isdst      = src->tm_isdst;
284
285 #  ifdef HAS_TM_TM_GMTOFF
286     dest->tm_gmtoff     = src->tm_gmtoff;
287 #  endif
288
289 #  ifdef HAS_TM_TM_ZONE
290     dest->tm_zone       = src->tm_zone;
291 #  endif
292
293 #else
294     /* They're the same type */
295     memcpy(dest, src, sizeof(*dest));
296 #endif
297 }
298
299
300 #ifndef HAS_LOCALTIME_R
301 /* Simulate localtime_r() to the best of our ability */
302 static struct tm * S_localtime_r(const time_t *clock, struct tm *result) {
303 #ifdef VMS
304     dTHX;    /* in case the following is defined as Perl_my_localtime(aTHX_ ...) */
305 #endif
306     const struct tm *static_result = localtime(clock);
307
308     assert(result != NULL);
309
310     if( static_result == NULL ) {
311         memset(result, 0, sizeof(*result));
312         return NULL;
313     }
314     else {
315         memcpy(result, static_result, sizeof(*result));
316         return result;
317     }
318 }
319 #endif
320
321 #ifndef HAS_GMTIME_R
322 /* Simulate gmtime_r() to the best of our ability */
323 static struct tm * S_gmtime_r(const time_t *clock, struct tm *result) {
324     const struct tm *static_result = gmtime(clock);
325
326     assert(result != NULL);
327
328     if( static_result == NULL ) {
329         memset(result, 0, sizeof(*result));
330         return NULL;
331     }
332     else {
333         memcpy(result, static_result, sizeof(*result));
334         return result;
335     }
336 }
337 #endif
338
339 static struct TM *S_gmtime64_r (const Time64_T *in_time, struct TM *p)
340 {
341     int v_tm_sec, v_tm_min, v_tm_hour, v_tm_mon, v_tm_wday;
342     Time64_T v_tm_tday;
343     int leap;
344     Time64_T m;
345     Time64_T time = *in_time;
346     Year year = 70;
347     int cycles = 0;
348
349     assert(p != NULL);
350
351     /* Use the system gmtime() if time_t is small enough */
352     if( SHOULD_USE_SYSTEM_GMTIME(*in_time) ) {
353         time_t safe_time = (time_t)*in_time;
354         struct tm safe_date;
355         GMTIME_R(&safe_time, &safe_date);
356
357         S_copy_little_tm_to_big_TM(&safe_date, p);
358         assert(S_check_tm(p));
359
360         return p;
361     }
362
363 #ifdef HAS_TM_TM_GMTOFF
364     p->tm_gmtoff = 0;
365 #endif
366     p->tm_isdst  = 0;
367
368 #ifdef HAS_TM_TM_ZONE
369     p->tm_zone   = (char *)"UTC";
370 #endif
371
372     v_tm_sec  = (int)fmod(time, 60.0);
373     time      = time >= 0 ? floor(time / 60.0) : ceil(time / 60.0);
374     v_tm_min  = (int)fmod(time, 60.0);
375     time      = time >= 0 ? floor(time / 60.0) : ceil(time / 60.0);
376     v_tm_hour = (int)fmod(time, 24.0);
377     time      = time >= 0 ? floor(time / 24.0) : ceil(time / 24.0);
378     v_tm_tday = time;
379
380     WRAP (v_tm_sec, v_tm_min, 60);
381     WRAP (v_tm_min, v_tm_hour, 60);
382     WRAP (v_tm_hour, v_tm_tday, 24);
383
384     v_tm_wday = (int)fmod((v_tm_tday + 4.0), 7.0);
385     if (v_tm_wday < 0)
386         v_tm_wday += 7;
387     m = v_tm_tday;
388
389     if (m >= CHEAT_DAYS) {
390         year = CHEAT_YEARS;
391         m -= CHEAT_DAYS;
392     }
393
394     if (m >= 0) {
395         /* Gregorian cycles, this is huge optimization for distant times */
396         cycles = (int)floor(m / (Time64_T) days_in_gregorian_cycle);
397         if( cycles ) {
398             m -= (cycles * (Time64_T) days_in_gregorian_cycle);
399             year += (cycles * years_in_gregorian_cycle);
400         }
401
402         /* Years */
403         leap = IS_LEAP (year);
404         while (m >= (Time64_T) length_of_year[leap]) {
405             m -= (Time64_T) length_of_year[leap];
406             year++;
407             leap = IS_LEAP (year);
408         }
409
410         /* Months */
411         v_tm_mon = 0;
412         while (m >= (Time64_T) days_in_month[leap][v_tm_mon]) {
413             m -= (Time64_T) days_in_month[leap][v_tm_mon];
414             v_tm_mon++;
415         }
416     } else {
417         year--;
418
419         /* Gregorian cycles */
420         cycles = (int)ceil((m / (Time64_T) days_in_gregorian_cycle) + 1);
421         if( cycles ) {
422             m -= (cycles * (Time64_T) days_in_gregorian_cycle);
423             year += (cycles * years_in_gregorian_cycle);
424         }
425
426         /* Years */
427         leap = IS_LEAP (year);
428         while (m < (Time64_T) -length_of_year[leap]) {
429             m += (Time64_T) length_of_year[leap];
430             year--;
431             leap = IS_LEAP (year);
432         }
433
434         /* Months */
435         v_tm_mon = 11;
436         while (m < (Time64_T) -days_in_month[leap][v_tm_mon]) {
437             m += (Time64_T) days_in_month[leap][v_tm_mon];
438             v_tm_mon--;
439         }
440         m += (Time64_T) days_in_month[leap][v_tm_mon];
441     }
442
443     p->tm_year = year;
444     if( p->tm_year != year ) {
445 #ifdef EOVERFLOW
446         errno = EOVERFLOW;
447 #endif
448         return NULL;
449     }
450
451     /* At this point m is less than a year so casting to an int is safe */
452     p->tm_mday = (int) m + 1;
453     p->tm_yday = julian_days_by_month[leap][v_tm_mon] + (int)m;
454     p->tm_sec  = v_tm_sec;
455     p->tm_min  = v_tm_min;
456     p->tm_hour = v_tm_hour;
457     p->tm_mon  = v_tm_mon;
458     p->tm_wday = v_tm_wday;
459
460     assert(S_check_tm(p));
461
462     return p;
463 }
464
465
466 static struct TM *S_localtime64_r (const Time64_T *time, struct TM *local_tm)
467 {
468     time_t safe_time;
469     struct tm safe_date;
470     struct TM gm_tm;
471     Year orig_year;
472     int month_diff;
473
474     assert(local_tm != NULL);
475
476     /* Use the system localtime() if time_t is small enough */
477     if( SHOULD_USE_SYSTEM_LOCALTIME(*time) ) {
478         safe_time = (time_t)*time;
479
480         TIME64_TRACE1("Using system localtime for %lld\n", *time);
481
482         LOCALTIME_R(&safe_time, &safe_date);
483
484         S_copy_little_tm_to_big_TM(&safe_date, local_tm);
485         assert(S_check_tm(local_tm));
486
487         return local_tm;
488     }
489
490     if( S_gmtime64_r(time, &gm_tm) == NULL ) {
491         TIME64_TRACE1("gmtime64_r returned null for %lld\n", *time);
492         return NULL;
493     }
494
495     orig_year = gm_tm.tm_year;
496
497     if (gm_tm.tm_year > (2037 - 1900) ||
498         gm_tm.tm_year < (1970 - 1900)
499        )
500     {
501         TIME64_TRACE1("Mapping tm_year %lld to safe_year\n", (Year)gm_tm.tm_year);
502         gm_tm.tm_year = S_safe_year((Year)(gm_tm.tm_year + 1900)) - 1900;
503     }
504
505     safe_time = (time_t)S_timegm64(&gm_tm);
506     if( LOCALTIME_R(&safe_time, &safe_date) == NULL ) {
507         TIME64_TRACE1("localtime_r(%d) returned NULL\n", (int)safe_time);
508         return NULL;
509     }
510
511     S_copy_little_tm_to_big_TM(&safe_date, local_tm);
512
513     local_tm->tm_year = orig_year;
514     if( local_tm->tm_year != orig_year ) {
515         TIME64_TRACE2("tm_year overflow: tm_year %lld, orig_year %lld\n",
516               (Year)local_tm->tm_year, (Year)orig_year);
517
518 #ifdef EOVERFLOW
519         errno = EOVERFLOW;
520 #endif
521         return NULL;
522     }
523
524
525     month_diff = local_tm->tm_mon - gm_tm.tm_mon;
526
527     /*  When localtime is Dec 31st previous year and
528         gmtime is Jan 1st next year.
529     */
530     if( month_diff == 11 ) {
531         local_tm->tm_year--;
532     }
533
534     /*  When localtime is Jan 1st, next year and
535         gmtime is Dec 31st, previous year.
536     */
537     if( month_diff == -11 ) {
538         local_tm->tm_year++;
539     }
540
541     /* GMT is Jan 1st, xx01 year, but localtime is still Dec 31st
542        in a non-leap xx00.  There is one point in the cycle
543        we can't account for which the safe xx00 year is a leap
544        year.  So we need to correct for Dec 31st coming out as
545        the 366th day of the year.
546     */
547     if( !IS_LEAP(local_tm->tm_year) && local_tm->tm_yday == 365 )
548         local_tm->tm_yday--;
549
550     assert(S_check_tm(local_tm));
551
552     return local_tm;
553 }