Linux内核中mktime()函数算法分析


Linux内核中的mktime()函数位于kernel/time.c内

该函数主要用于内核启动时，将CMOS中的 年-月-日 时:分:秒 信息转换为距离1970-01-01 00:00:00的秒数

具体定义如下：

 
  1. unsigned long  
  2. mktime(const unsigned int year0, const unsigned int mon0,  
  3.        const unsigned int day, const unsigned int hour,  
  4.        const unsigned int min, const unsigned int sec)  
  5. {  
  6.     unsigned int mon = mon0, year = year0;  
  7.   
  8.     /* 1..12 -> 11,12,1..10 */  
  9.     if (0 >= (int) (mon -= 2)) {  
  10.         mon += 12;  /* Puts Feb last since it has leap day */  
  11.         year -= 1;  
  12.     }  
  13.   
  14.     return ((((unsigned long)  
  15.           (year/4 - year/100 + year/400 + 367*mon/12 + day) +  
  16.           year*365 - 719499  
  17.         )*24 + hour /* now have hours */  
  18.       )*60 + min /* now have minutes */  
  19.     )*60 + sec; /* finally seconds */  
  20. }  

注意到计算的结果为相对时间

具体的计算方法也进行了两次相对运算

1、将时间轴整体后移2个月，以方便闰年的计算

原来相对1970-01-01 00:00:00，变成了相对1969-11-01 00:00:00

被计算的参数时间数值上也相对移位减小

但是这并不影响原来的相对差值

2、时间基准点为1-1-1 00:00:00（移位2个月后的）

即分别计算参数时间与基准点的秒数A

和1969-11-01 00:00:00与基准点的秒数B

然后A - B即最终结果

因为 天 时:分:秒 的相对基准固定

故算法中主要关心年份和月份到天数的转换

先考虑通用的 年-月-日 转天数的计算方法

例如：计算year-mon-day距离公元1-1-1的天数

公式可以表示为：(year - 1) * 365 + f(mon) + (day - 1) + leap_days

f(mon)表示关于mon的一个函数关系

可以使用类似如下的代码实现

 
  1. int mon_passed_2days(int m)  
  2. {  
  3.     int x = 0;  
  4.   
  5.     switch (m - 1) {  
  6.     default:  
  7.         break;  
  8.     case 11:  
  9.         x += 30;  
  10.     case 10:  
  11.         x += 31;  
  12.     case 9:  
  13.         x += 30;  
  14.     case 8:  
  15.         x += 31;  
  16.     case 7:  
  17.         x += 31;  
  18.     case 6:  
  19.         x += 30;  
  20.     case 5:  
  21.         x += 31;  
  22.     case 4:  
  23.         x += 30;  
  24.     case 3:  
  25.         x += 31;  
  26.     case 2:  
  27.         x += 28;  
  28.     case 1:  
  29.         x += 31;  
  30.     }  
  31.     return x;  
  32. }  

leap_days表示对闰年天数的修正

在计算闰年所增加的天数时使用公式：(year - 1) / 4 - (year - 1) / 100 + (year - 1) / 400

式中各个除法运算 /  后，还需向下取整，表达式中省略了符号 [ ] ，下同

这里减1是因为当前的year补闰1天需要根据月份进行单独判断处理

可以使用类似如下的代码

 
  1. if (mon > 2 && is_leap_year(year)) {  
  2.         days += 1;  
  3. }  

当将时间轴移位2个月

将闰2月变成了1年之中的最后一个月份时

此时将闰年需要修正的一天记为该年之中的0月，这个月要么是0天，要么是1天

那么原来为当前年进行2月修正的判断便成为了

 
  1. if (mon > 0 && is_leap_year(year)) {  
  2.         days += 1;  
  3. }  

显然mon > 0总是成立

这样对所有闰年的修正表达式便简化成为了：year  / 4 - year / 100 + year / 400

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