Linux mktime 源代码简析

这里选择从另外一个角度再次解析这部分代码，建议先阅读上面的博客内容：

1. /* Converts Gregorian date to seconds since 1970-01-01 00:00:00.

2. * Assumes input in normal date format, i.e. 1980-12-31 23:59:59

3. * => year=1980, mon=12, day=31, hour=23, min=59, sec=59.

4. *

5. * [For the Julian calendar (which was used in Russia before 1917,

6. * Britain & colonies before 1752, anywhere else before 1582,

7. * and is still in use by some communities) leave out the

8. * -year/100+year/400 terms, and add 10.]

9. *

10. * This algorithm was first published by Gauss (I think).

11. *

12. * WARNING: this function will overflow on 2106-02-07 06:28:16 on

13. * machines where long is 32-bit! (However, as time_t is signed, we

14. * will already get problems at other places on 2038-01-19 03:14:08)

15. */

16. unsigned long

17. mktime(const unsigned int year0, const unsigned int mon0,

18. const unsigned int day, const unsigned int hour,

19. const unsigned int min, const unsigned int sec)

20. {

21. unsigned int mon = mon0, year = year0;

22.  

23. /* 1..12 -> 11,12,1..10 */

24. if (0 >= (int) (mon -= 2)) {

25. mon += 12; /* Puts Feb last since it has leap day */

26. year -= 1;

27. }

28.  

29. return ((((unsigned long)

30. (year/4 - year/100 + year/400 + 367*mon/12 + day) +

31. year*365 - 719499

32. )*24 + hour /* now have hours */

33. )*60 + min /* now have minutes */

34. )*60 + sec; /* finally seconds */

35. }

这个函数的功能是获得1970年1月1日至今的秒数，我设这个数为totol_sec

首先需要获得公元元年1月1日至今的天数，我们设这个数为days

显然:

totol_sec = ((days * 24 + hour) * 60 + min) * 60 + sec

后面的部分比较简单，难点在于获取days

设leapdays为公元0年到今天之前(不包含今天)的闰天数
设ydays为今年1月1日至今的天数
另: 公元0年到1970年1月1日的天数为719162天

因此：

days = leapdays + (year0 - 1) * 365 + ydays - 719162    (1)

为了更好的理解上面的源代码，我们引入变量mon, year, magic，其中mon和year都是源码中用到的变量

1. 当mon0 > 2 时, mon = mon0 - 2, year = year0 (2a)

2. 当mon0 <= 2 时, mon = mon0 + 10, year = year0 - 1 (2b)

3. magic = 367 * mon / 12

上面的(2a) (2b)等价于源码中的

1. /* 1..12 -> 11,12,1..10 */

2. if (0 >= (int) (mon -= 2)) {

3. mon += 12; /* Puts Feb last since it has leap day */

4. year -= 1;

5. }

遍历mon0（参见上面的博客内容）我们可以发现magic有如下的性质

1. 当mon0 > 2 时, ydays = magic + day + 28 (3a)

2. 当mon0 <= 2 时, ydays = magic + day - 365 + 28 (3b)

同时，无论mon0为何值，year是否等于year0都有

leapdays = year/4 - year/100 + year/400                 (4)

结合(1)(2a)(3a)(4), 当mon0 > 2 时

1. days = year/4 - year/100 + year/400 + (year - 1) * 365

2. + 367 * mon / 12 + day + 28 - 719162

结合(1)(2b)(3b)(4), 当mon0 <= 2 时

1. days = year/4 - year/100 + year/400 + year * 365

2. + 367 * mon / 12 + day - 365 + 28 - 719162

得到相同的等式:

1. days = (year/4 - year/100 + year/400 + 367*mon/12 + day)

2. + year*365 - 719499

这也就是源码中获取经过天数的公式。

可以看到源码中最精彩最难以理解的部分就是

367*mon/12

我们再来看看这个算式的计算结果：

1. 计算值

2. mon mon0 value

3. 1 (3) 30

4. 2 (4) 61

5. 3 (5) 91

6. 4 (6) 122

7. 5 (7) 152

8. 6 (8) 183

9. 7 (9) 214

10. 8 (10) 244

11. 9 (11) 275

12. 10 (12) 305

13. 11 (1) 336

14. 12 (2) 367

可以发现这个计算结果实际上隐含了一个信息就是，它恰好代表着之前月份天数的和month_day_in_year ，只是这个和是一个经过偏转的值即

value = month_day_in_year - 29

1月和2月比较特殊，因为他们被加上了12个月，也就是1年，他们的value实际上应该先减去365，也就是

value - 365 = month_day_in_year - 29

也就是说367 * mon / 12这个算式经过取整运算刚好能得出月份天数和的信息，这应该是一个数学上的巧合。

据说是高斯最先提出这种算法，实在是佩服这些天才。

我也参看了glibc相同功能的代码（参见glicb源码time/mktime.c），在glibc中是通过查表法来获得月份天数信息的

1. const unsigned short int __mon_yday[2][13] =

2. {

3. /* Normal years. */

4. { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334, 365 },

5. /* Leap years. */

6. { 0, 31, 60, 91, 121, 152, 182, 213, 244, 274, 305, 335, 366 }

7. };

因为linux源码中已经处理了闰年的情况，所以我们只需要关注Normal years的部分就行了。根据上面的分析倒算回去对比一下，其实是一样的。

从效率上来说，linux和glibc的mktime都是差不多的，但是linux版本的mktime不需要依靠全局变量。