人类可读的 64 位字符串 time_t 值

Question

我正在尝试以人类可读的格式打印日期，以获得最大可能的 time_t 值。下面的代码似乎在 32 位机器上工作得很好（用 0x7fffffff 初始化 m_time），但它在 64 位机器上输出 null 作为理论上的最高值。这是 ctime 限制还是我遗漏了什么？

编译：gcc -Wall -g3 main.c -o time_test
主机：x86_64。

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <stddef.h>

int main(int argc, char** argv) {
  time_t m_time = 0x7fffffffffffffff;
  time_t current_time;
  time(&current_time);

  printf("time_t info: sizeof [%ld] bytes or [%ld] bits.\n", sizeof(time_t), sizeof(time_t) *8 );
  printf("m_time val: [%ld]-> %s\n", m_time, ctime(&m_time)); 
  printf("current_time val: [%ld]-> %s\n", current_time, ctime(&current_time));
  return 0;
}

输出：

time_t info: sizeof [8] bytes or [64] bits.
m_time val: [9223372036854775807]-> (null)
current_time val: [1430678274]-> Sun May  3 15:37:54 2015

谢谢。

Answer 1

要弄清楚这个问题，最好的办法是找到一个实现并查看它的作用。我下载了Apple的Libc tarball for OS X 10.1.1 (whose link can be found on this page)，发现在stdtime/FreeBSD/localtime.c.

中定义了ctime

函数是这样的：

char *
ctime(timep)
const time_t * const    timep;
{
/*
** Section 4.12.3.2 of X3.159-1989 requires that
**  The ctime function converts the calendar time pointed to by timer
**  to local time in the form of a string.  It is equivalent to
**      asctime(localtime(timer))
*/
#ifdef __LP64__
    /*
     * In 64-bit, the timep value may produce a time value with a year
     * that exceeds 32-bits in size (won't fit in struct tm), so localtime
     * will return NULL.
     */
    struct tm *tm = localtime(timep);

    if (tm == NULL)
        return NULL;
    return asctime(tm);
#else /* !__LP64__ */
    return asctime(localtime(timep));
#endif /* __LP64__ */
}

从 second-hand reference 开始，struct tm 似乎是根据整数定义的，而 tm_year 字段是从 1900 开始的偏移量。假设符合这一点，即使是非符合 ctime 不可能接受 2³¹+1900-1.

年后的时间戳

这是一个查找（并测试）最大时间戳的程序 ctime 将接受 Apple 的实现：

#include <limits.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>

int main(int argc, char** argv) {
    struct tm t = {
        .tm_sec = 59,
        .tm_min = 59,
        .tm_hour = 23,
        .tm_mday = 31,
        .tm_mon = 11,
        .tm_year = INT_MAX,
    };
    time_t max = mktime(&t);

    printf("Maximum time: %li\n", max);
    printf("ctime max: %s\n", ctime(&max));
    max++;
    printf("ctime max+1: %s\n", ctime(&max));
}

输出：

Maximum time: 67768036191694799
ctime max: Wed Dec 31 23:59:59 2147485547
ctime max+1: (null)

这是一个 56 位数字，因此 64 位 time_t 可以容纳的最大年份（虽然 struct tm 不能）可能在 547,608,814,485 和 549,756,300,032 之间，或者大约 36 次宇宙的年龄。换句话说，还需要一段时间。

就其价值而言，Apple 的实施并不符合要求。该标准规定 ctime 的输出必须适合 26 个字节，包括一个换行符和一个空字符。对于一致的实现，这意味着年份必须在 -999 和 9999 之间。

Answer 2

顺便说一句，ctime (& ctime(3)) 被记录为给出一个字符串，其中年份由四位数字表示（总共 26 个字节）。所以最大时间是在 9999 年（在 64 位 time_t 的机器上肯定小于最大 time_t）。

此外（正如我评论的那样），实用地说，如果 time_t 有超过 40 位（例如 64 位），你不关心最大可表示时间。你和所有阅读该论坛的人（以及我们所有的孙辈）都会死，计算机运行你的程序将全部被摧毁，那时 C 将不复存在。 Y2038 problem 实际上没有任何 64 位等效项。所以只是特殊情况 time_t 是 32 位。

^{在 3000 年后，任何 C 程序都不太可能重要；软件、硬件、标准和人类技术专长不会持续那么久...}

POSIX ctime documentation 明确表示 :

Attempts to use ctime() or ctime_r() for times before the Epoch or for times beyond the year 9999 produce undefined results. Refer to asctime.

顺便说一句，musl-libc seems to be conformant to the standard: its time/__asctime.c（由 ctime 间接调用）有一个很好的评论：

if (snprintf(buf, 26, "%.3s %.3s%3d %.2d:%.2d:%.2d %d\n",
    __nl_langinfo(ABDAY_1+tm->tm_wday),
    __nl_langinfo(ABMON_1+tm->tm_mon),
    tm->tm_mday, tm->tm_hour,
    tm->tm_min, tm->tm_sec,
    1900 + tm->tm_year) >= 26)
{
    /* ISO C requires us to use the above format string,
     * even if it will not fit in the buffer. Thus asctime_r
     * is _supposed_ to crash if the fields in tm are too large.
     * We follow this behavior and crash "gracefully" to warn
     * application developers that they may not be so lucky
     * on other implementations (e.g. stack smashing..).
     */
    a_crash();
}

和 GNU glibc 在其 time/asctime.c 文件中有：

/* We limit the size of the year which can be printed.  Using the %d
   format specifier used the addition of 1900 would overflow the
   number and a negative vaue is printed.  For some architectures we
   could in theory use %ld or an evern larger integer format but
   this would mean the output needs more space.  This would not be a
   problem if the 'asctime_r' interface would be defined sanely and
   a buffer size would be passed.  */
if (__glibc_unlikely (tp->tm_year > INT_MAX - 1900))
  {
  eoverflow:
    __set_errno (EOVERFLOW);
    return NULL;
  }

int n = __snprintf (buf, buflen, format,
          (tp->tm_wday < 0 || tp->tm_wday >= 7 ?
           "???" : ab_day_name (tp->tm_wday)),
          (tp->tm_mon < 0 || tp->tm_mon >= 12 ?
           "???" : ab_month_name (tp->tm_mon)),
          tp->tm_mday, tp->tm_hour, tp->tm_min,
            tp->tm_sec, 1900 + tp->tm_year);
if (n < 0)
 return NULL;
if (n >= buflen)
  goto eoverflow;

所以我相信 GNU glibc 和 musl-libc 都比 MacOSX 实现更好（如 ) on that aspect. The standards requires ctime to give 26 bytes. Also, POSIX 2008 is marking ctime as obsolete, new code should use strftime (see also strftime(3) 中引用）。

人类可读的 64 位字符串 time_t 值

Human readable string of 64bits time_t value

c

ctime

32bit-64bit