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C標準庫源碼解剖(8)：日期與時間函數time.h(續)

2024-07-10 13:27:17
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來源：轉載
供稿：網友

4、difftime函數：從日歷時間t1中減去日歷時間t0，返回double類型的差值（秒數）。

 

[cpp] view plaincopy
  1. /* difftime.c：difftime函數的實現 */  
  2. #include <time.h>  
  3. #include <limits.h>  
  4. #include <float.h>  
  5. #include <stdint.h>  
  6. #define TYPE_BITS(type) (sizeof (type) * CHAR_BIT)  
  7. #define TYPE_FLOATING(type) ((type) 0.5 == 0.5)  
  8. #define TYPE_SIGNED(type) ((type) -1 < 0)  
  9. /* 返回兩個時間TIME1和TIME0的差值（秒數），這里TIME0<=TIME1，time_t眾所周知是 
  10.     一個整數類型 */  
  11. static double  
  12. subtract (time_t time1, time_t time0)  
  13. {  
  14.   if (! TYPE_SIGNED (time_t))  
  15.     return time1 - time0;  
  16.   else  
  17.     {  
  18.       /* 對一般的情況進行優化，這里time_t能無損地轉換成uintmax_t */  
  19.       uintmax_t dt = (uintmax_t) time1 - (uintmax_t) time0;  
  20.       double delta = dt;  
  21.       if (UINTMAX_MAX / 2 < INTMAX_MAX)  
  22.     {  
  23.       /* 這是一種罕見的情況，uintmax_t有填充位，當把time_t轉換成uintmax_t時可能會丟失信息。 
  24.           通過比較dt/2與(time1/2-time0/2)檢查是否有溢出，如果它們有一個小的差值，則發生溢出 
  25.            
  26.           在下面的代碼中，"h"前綴表示一半(half)，通過范圍分析，我們有： 
  27.                   -0.5 <= ht1 - 0.5*time1 <= 0.5 
  28.                   -0.5 <= ht0 - 0.5*time0 <= 0.5 
  29.                   -1.0 <= dht - 0.5*(time1 - time0) <= 1.0 
  30.                 如果溢出沒有發生，我們也有： 
  31.                   -0.5 <= hdt - 0.5*(time1 - time0) <= 0 
  32.                   -1.0 <= dht - hdt <= 1.5 
  33.                 并且因為dht-hdt是一個整數，我們有： 
  34.                   -1 <= dht - hdt <= 1 
  35.                 或者等價的有： 
  36.                   0 <= dht - hdt + 1 <= 2 
  37.                 在上面的分析中，所有的運算符都有它們準確的數學語義，而不是C語義。然而， 
  38.              dht-hdt+1在C中是無符號的，因此它無需與0比較  */  
  39.       uintmax_t hdt = dt / 2;  
  40.       time_t ht1 = time1 / 2;  
  41.       time_t ht0 = time0 / 2;  
  42.       time_t dht = ht1 - ht0;  
  43.       if (2 < dht - hdt + 1)  
  44.         {  
  45.           /* 修復這個微小的溢出 
  46.              下面的表達式包含一個秒數的舍入，因此結果可能不是與真正答案最接近的。這種 
  47.              情況只在差值非常大時發生 */  
  48.           delta = dt + 2.0L * (UINTMAX_MAX - UINTMAX_MAX / 2);  
  49.         }  
  50.     }  
  51.       return delta;  
  52.     }  
  53. }  
  54. /* 返回TIME1和TIME0之間的差值(秒數)  */  
  55. double  
  56. __difftime (time_t time1, time_t time0)  
  57. {  
  58.   /* 如果不會導致double的舍入錯誤，就轉換成double類型，然后做減法 */  
  59.   if (TYPE_BITS (time_t) <= DBL_MANT_DIG  
  60.       || (TYPE_FLOATING (time_t) && sizeof (time_t) < sizeof (long double)))  
  61.     return (double) time1 - (double) time0;  
  62.   /* 對long double做同樣的事  */  
  63.   if (TYPE_BITS (time_t) <= LDBL_MANT_DIG || TYPE_FLOATING (time_t))  
  64.     return (long double) time1 - (long double) time0;  
  65.   /* 調用substract從大的參數中減去小的整數，把差值轉換成double，如果需要還要轉換成負數  */  
  66.   return time1 < time0 ? - subtract (time0, time1) : subtract (time1, time0);  
  67. }  
  68. /* 把函數命名為標準的difftime */  
  69. strong_alias (__difftime, difftime)  

 

    由于time_t是整型，因此代碼中如果不會導致double的舍入錯誤，就轉換成double類型，然后做減法。如果有可能導致double的舍入錯誤，則調用substract做減法。substract中，把兩個time_t參數轉換成最大長度的整數類型uintmax_t，一般都能實現無損的轉換，然后做減法，返回結果值。有一種罕見的情況即UINTMAX_MAX / 2 < INTMAX_MAX時，會導致轉換有微小的溢出，因此對這種情況要進行特殊地處理，這時獲得的結果可能是真正答案的近似值（有一個細微的舍入）。 
    5、gmtime,localtime,mktime：gmtime把time_t類型時間值轉換成UTC中的struct tm表示，localtime把time_t類型時間值轉換成本地時間區域中的struct tm表示，mktime根據struct tm結構指定的本地時間構造time_t類型的值。mktime由于要對tm結構的各個成員值進行分析，然后合并成time_t類型的值返回，比較復雜，代碼就不解剖了。而且不同Linux/Unix平臺上的實現有差異，需要兼容不同的平臺。核心的函數是__mktime_internal，在mktime中只是直接調用這個函數。gmtime和localtime的實現比較簡單，都是直接調用內置函數__tz_convert來完成工作，如下：

 

[cpp] view plaincopy
  1. /* gmtime.c：gmtime函數的實現，把`time_t'轉換成UTC中的`struct tm'  */  
  2. #include <time.h>  
  3. /* 返回TIMER的struct tm表示（為格林尼治標準時間UTC）， 
  4.     使用TP來存放結果 */  
  5. struct tm *  
  6. __gmtime_r (t, tp)  
  7.      const time_t *t;  
  8.      struct tm *tp;  
  9. {  
  10.   return __tz_convert (t, 0, tp);  
  11. }  
  12. libc_hidden_def (__gmtime_r)  
  13. weak_alias (__gmtime_r, gmtime_r)  
  14. /* 返回TIMER的struct tm表示（為格林尼治標準時間UTC） */  
  15. struct tm *  
  16. gmtime (t)  
  17.      const time_t *t;  
  18. {  
  19.   return __tz_convert (t, 0, &_tmbuf);  
  20. }  

 

 

[cpp] view plaincopy
  1. /* localtime.c：localtime函數的實現，把`time_t'轉換成本時間區域中的`struct tm'  */  
  2. #include <time.h>  
  3. /* C標準指出localtime和gmtime返回同樣的指針  */  
  4. struct tm _tmbuf;  
  5. /* 返回TIMER的struct tm表示（為本地時間），使用TP來存放結果 */  
  6. struct tm *  
  7. __localtime_r (t, tp)  
  8.      const time_t *t;  
  9.      struct tm *tp;  
  10. {  
  11.   return __tz_convert (t, 1, tp);  
  12. }  
  13. weak_alias (__localtime_r, localtime_r)  
  14.   
  15. /* 返回T的struct tm表示（為本地時間） */  
  16. struct tm *  
  17. localtime (t)  
  18.      const time_t *t;  
  19. {  
  20.   return __tz_convert (t, 1, &_tmbuf);  
  21. }  
  22. libc_hidden_def (localtime)  

 

    6、asctime,ctime：asctime返回tp時間(struct tm結構)的可打印格式，格式為"%a %b %d %H:%M:%S %Y/n"，ctime(time_t *tp)等價于asctime(localtime(tp))。

 

[cpp] view plaincopy
  1. /* asctime.c：asctime函數的實現 */  
  2. #include "../locale/localeinfo.h"  
  3. #include <errno.h>  
  4. #include <limits.h>  
  5. #include <stdio.h>  
  6. #include <time.h>  
  7. /* 這里的函數在GNU libc的locale/C-time.c中定義  */  
  8. extern const struct locale_data _nl_C_LC_TIME attribute_hidden;  
  9. #define ab_day_name(DAY) (_nl_C_LC_TIME.values[_NL_ITEM_INDEX (ABDAY_1)+(DAY)].string)  
  10. #define ab_month_name(MON) (_nl_C_LC_TIME.values[_NL_ITEM_INDEX (ABMON_1)+(MON)].string)  
  11. static const char format[] = "%.3s %.3s%3d %.2d:%.2d:%.2d %d/n";  
  12. static char result[          3+1+ 3+1+20+1+20+1+20+1+20+1+20+1 + 1];  
  13. /* 輸出日歷時間的核心函數 */  
  14. static char *  
  15. asctime_internal (const struct tm *tp, char *buf, size_t buflen)  
  16. {  
  17.   if (tp == NULL)  
  18.     {  
  19.       __set_errno (EINVAL); /* 參數無效的錯誤 */  
  20.       return NULL;  
  21.     }  
  22.   /* 我們限制打印的年份大小。使用%d格式說明符表示年份后兩位（即要加上1900），這可能溢出 
  23.        使得一個負值被打印出來。對一些體系結構而言，我們在理論上能使用%ld或者更大的整數格 
  24.        式，但這將意味著輸出需要更大的空間。如果asctime_r接口比較健壯，并且傳遞給它一個 
  25.        緩沖區，那么這將不再是問題 */  
  26.   if (__builtin_expect (tp->tm_year > INT_MAX - 1900, 0)) /* 使用了內部的一個斷言 */  
  27.     {  
  28.     eoverflow:  
  29.       __set_errno (EOVERFLOW); /* 設置溢出錯誤 */  
  30.       return NULL;  
  31.     }  
  32.   /* 按格式"Day Mon dd hh:mm:ss yyyy/n"打印給定的日歷時間 */  
  33.   int n = __snprintf (buf, buflen, format,  
  34.               (tp->tm_wday < 0 || tp->tm_wday >= 7 ?  
  35.                "???" : ab_day_name (tp->tm_wday)),  
  36.               (tp->tm_mon < 0 || tp->tm_mon >= 12 ?  
  37.                "???" : ab_month_name (tp->tm_mon)),  
  38.               tp->tm_mday, tp->tm_hour, tp->tm_min,  
  39.               tp->tm_sec, 1900 + tp->tm_year);  
  40.   if (n < 0)  
  41.     return NULL;  
  42.   if (n >= buflen)  
  43.     goto eoverflow; /* 轉身上面的eoverflow標號處 */  
  44.   return buf;  
  45. }  
  46. /* 與asctime類似，但把結果寫入到顯式提供的緩沖區中。這個緩沖區只保證使用前26字節 
  47.     的長度 */  
  48. char *  
  49. __asctime_r (const struct tm *tp, char *buf)  
  50. {  
  51.   return asctime_internal (tp, buf, 26);  
  52. }  
  53. weak_alias (__asctime_r, asctime_r)  
  54.   
  55. /* 返回表示TP的可打印日期與時間字符串，格式為"Day Mon dd hh:mm:ss yyyy/n" */  
  56. char *  
  57. asctime (const struct tm *tp)  
  58. {  
  59.   return asctime_internal (tp, result, sizeof (result));  
  60. }  
  61. libc_hidden_def (asctime)  

 

 

[cpp] view plaincopy
  1. /* ctime.c：ctime函數的實現  */  
  2. #undef  __OPTIMIZE__    /* 避免內聯ctime函數  */  
  3. #include <time.h>  
  4. #undef  ctime  
  5. /* 返回像asctime中一樣的表示時間T的字符串，等價于asctime(localtime (t)) */  
  6. char *  
  7. ctime (const time_t *t)  
  8. {  
  9.   /* C標準指出ctime(t)等價于asctime(localtime(t))，特別地，ctime和asctime必須 
  10.       生成同樣的指針 */  
  11.   return asctime (localtime (t));  
  12. }  

 

    asctime_internal是實現日歷時間輸出的核心函數。這里限制了打印的年份大小，以防年份太大而溢出，然后調用內部函數__snprintf來把時間輸出到全局的字符串result中，并返回這個字符串，格式控制字符串保存在全局的format串中。    
    7、strftime,wcsftime：對struct tm結構的時間進行格式化輸出，保存到字符串中。strftime函數根據控制串FORMAT對TP進行格式化，并保存到字符串S中，最多寫入MAXSIZE個字符到S中，并返回寫入的字符數，如果字符串長超過MAXSIZE，則返回0。wcsftime是對應的寬字符版本，時間會被格式化成寬字符串，在wchar.h中聲明。它們都直接調用內部函數__strftime_l和__wcsftime_l來完成工作。

 

[cpp] view plaincopy
  1. /* strftime.c：strftime函數的實現  */  
  2. #include <time.h>  
  3. #include <locale/localeinfo.h>  
  4. /* 根據控制串FORMAT對TP進行格式化，并保存到字符串S中，最多寫入MAXSIZE個字符到S中， 
  5.     并返回寫入的字符數，如果字符串長超過MAXSIZE，則返回0 */  
  6. size_t  
  7. strftime (char *s, size_t maxsize, const char *format, const struct tm *tp)  
  8. {  
  9.   return __strftime_l (s, maxsize, format, tp, _NL_CURRENT_LOCALE);  
  10. }  
  11. libc_hidden_def (strftime)  

 

 

[cpp] view plaincopy
  1. /* wcsftime.c：wcsftime函數的實現  */  
  2. #include <wchar.h>  
  3. #include <locale/localeinfo.h>  
  4. /* 根據控制串FORMAT對TP進行格式化，并保存到寬字符串S中，最多寫入MAXSIZE個字符到S中， 
  5.     并返回寫入的字符數，如果字符串長超過MAXSIZE，則返回0 */  
  6. size_t  
  7. wcsftime (wchar_t *s, size_t maxsize, const wchar_t *format,  
  8.       const struct tm *tp)  
  9. {  
  10.   return __wcsftime_l (s, maxsize, format, tp, _NL_CURRENT_LOCALE);  
  11. }  
  12. libc_hidden_def (wcsftime)  

 

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