題目：kernel_mktime() 詳解 —— Linux-0.11 學(xué)習(xí)筆記（四）

在init/main.c文件中，有一個函數(shù)static void time_init(void)

該函數(shù)讀取 CMOS 實(shí)時時鐘信息作為開機(jī)時間，并保存到全局變量startup_time （以秒為單位）中。

static void time_init(void) {struct tm time;do {time.tm_sec = CMOS_READ(0); //當(dāng)前時間的秒值，格式均是BCD碼time.tm_min = CMOS_READ(2); //當(dāng)前時間的分鐘值time.tm_hour = CMOS_READ(4); //當(dāng)前時間的小時值time.tm_mday = CMOS_READ(7); //當(dāng)前的日time.tm_mon = CMOS_READ(8); //當(dāng)前的月time.tm_year = CMOS_READ(9); //當(dāng)前的年，只有后2位數(shù)，例如97表示1997年} while (time.tm_sec != CMOS_READ(0));BCD_TO_BIN(time.tm_sec); // 轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)值BCD_TO_BIN(time.tm_min);BCD_TO_BIN(time.tm_hour);BCD_TO_BIN(time.tm_mday);BCD_TO_BIN(time.tm_mon);BCD_TO_BIN(time.tm_year);time.tm_mon--; // 減一后月份范圍是0~11startup_time = kernel_mktime(&time); }

6~11行：讀出當(dāng)前時間，注意，格式為BCD碼值；
13~18行：把BCD碼值轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制；

第19行：time.tm_mon--;這里把月份值減一，為什么這樣做，后文會說明。

第20行：調(diào)用函數(shù)kernel_mktime()，計算從 1970 年 1 月 1 日 0 時起到此次開機(jī)時刻經(jīng)過的秒數(shù)，作為開機(jī)時間。

上面的代碼就說到這里，CMOS_READ, BCD_TO_BIN等宏定義以后再說。本文想說說kernel_mktime這個函數(shù)。此函數(shù)在文件kernel/mktime.c 的第 41 行。kernel/mktime.c這個文件很短，僅有58行。

1. 宏定義

#define MINUTE 60 //1分鐘經(jīng)過的秒數(shù) #define HOUR (60*MINUTE) //1小時經(jīng)過的秒數(shù) #define DAY (24*HOUR) //一天經(jīng)過的秒數(shù) #define YEAR (365*DAY) //一年經(jīng)過的秒數(shù)（不考慮閏年）

2. 從1.1到x.1經(jīng)過的秒數(shù)

static int month[12] = {0, //[0] 1.1-1.1DAY*(31), //[1] 1.1-2.1DAY*(31+29), //[2] 1.1-3.1DAY*(31+29+31), //[3] 1.1-4.1DAY*(31+29+31+30), //[4] 1.1-5.1 DAY*(31+29+31+30+31), //[5] 1.1-6.1DAY*(31+29+31+30+31+30), //[6] 1.1-7.1DAY*(31+29+31+30+31+30+31), //[7] 1.1-8.1DAY*(31+29+31+30+31+30+31+31), //[8] 1.1-9.1DAY*(31+29+31+30+31+30+31+31+30), //[9] 1.1-10.1DAY*(31+29+31+30+31+30+31+31+30+31), //[10] 1.1-11.1DAY*(31+29+31+30+31+30+31+31+30+31+30) //[11] 1.1-12.1 };

假如當(dāng)前是4月，問：從本年1月1日起到4月1日，經(jīng)過了多少秒？

可以先算出經(jīng)過了多少天，再把天數(shù)乘以DAY（見宏定義）。如果用 D(m) 表示月份m的總天數(shù)，那么答案就是：

( D(1) + D(2) + D(3) ) * DAY

把上面的問題一般化為：假如當(dāng)前是x月，問：從本年1月1日起到x月1日，經(jīng)過了多少秒？

答案是：

( D(1) + D(2) + D(3) + ... + D(x-1) ) * DAY

思路就是這樣， Linus 用的是查表法，于是就有了上面的數(shù)組。比如從CMOS中讀出的是8月份，那么答案就是month[7]；再比如讀出的是12月份，那么答案就是month[11]；再來個特殊情況，比如讀出的是1月份，那么就是0，即month[0]. 看出來了吧，索引值比真實(shí)的月份值少1，這就是time.tm_mon--;的原因。

注意，代碼中假設(shè)今年是閏年，即2月份有29天。

3. 結(jié)構(gòu)體struct tm

struct tm {int tm_sec;int tm_min;int tm_hour;int tm_mday;int tm_mon;int tm_year; //以上6行不用多說，用來保存讀出來的年月日時分秒int tm_wday;int tm_yday;int tm_isdst; //夏令時標(biāo)志 };

8~10行：這3個成員好像沒有用到。

4. kernel_mktime()函數(shù)

long kernel_mktime(struct tm * tm) {long res;int year;year = tm->tm_year - 70; //計算70年到現(xiàn)在（今年的1.1）經(jīng)過的年數(shù) /* magic offsets (y+1) needed to get leapyears right.*/res = YEAR*year + DAY*((year+1)/4); //把年換算成秒，把閏年多出來的天也換算成秒res += month[tm->tm_mon]; //把今年的1.1到現(xiàn)在的x.1換算成秒 /* and (y+2) here. If it wasn't a leap-year, we have to adjust */if (tm->tm_mon>1 && ((year+2)%4))res -= DAY;res += DAY*(tm->tm_mday-1); //不算今天res += HOUR*tm->tm_hour; res += MINUTE*tm->tm_min;res += tm->tm_sec;return res; }

總的來說，計算的方法是先整后零：從1970.1.1算到今年的1.1，再算到本月1日，再算到今天的0點(diǎn)，再到此刻的時分秒。

第6行：因為是從1970年算起，且tm->tm_year中是年份的末2位，所以要減去70。舉例來說，如果是1998年，那么tm->tm_year = 98，year = 28.

注意：因為年份是 2 位表示方式，所以會有2000年問題。我們可以簡單地在最前面（比如第5行）添加一條語句來解決這個問題：

if(tm->tm_year < 70)tm->tm_year += 100;

推導(dǎo)過程：

20xx?1970=(2000+xx)?(1900+70)=2000+xx?1900?70=100+xx?7020xx?1970=(2000+xx)?(1900+70)=2000+xx?1900?70=100+xx?70

舉例來說，假如是2007年，那么tm->tm_year = 7，執(zhí)行上面的2行語句后，tm->tm_year = 107，再執(zhí)行原來的第6行，year = 37；

第8行：res = YEAR*year + DAY*((year+1)/4);

(year+1)/4表示從1970年1.1到今年的1.1，經(jīng)過了幾個閏年。注意：1972年是閏年。

為什么是這個式子，或者說為什么它是對的，列出來找找規(guī)律就明白了。

讀出的年份year的值經(jīng)過的閏年數(shù)備注

1970,1971,1972	0,1,2	0	因為截至今年的1.1，所以即使讀出1972年，也不能算是經(jīng)過了閏年，后面的1976、1980等同理
1973,1974,1975,1976	3,4,5,6	1	如果讀出1973~1976，因為經(jīng)過了1972，所以算為1
1977,1978,1979,1980	7,8,9,10	2	如果讀出1977~1980，因為經(jīng)過了1972和1976，所以算為2

通過上表的中間2列，可以歸納出公式：

經(jīng)過的閏年數(shù)=(year+1)/4經(jīng)過的閏年數(shù)=(year+1)/4

第9行：res += month[tm->tm_mon];在前文第2節(jié)已經(jīng)解釋了。

到目前為止（代碼第10行之前），已經(jīng)計算了1970年1月1日0時到今年本月1日0時經(jīng)歷的秒數(shù)。

11~12行：

if (tm->tm_mon>1 && ((year+2)%4))res -= DAY;

如果此表達(dá)式(year+2)%4)取值為0，則說明是閏年（觀察上表中帶下劃線的數(shù)字就可以得出）；取值不為0，說明不是閏年；

如果tm->tm_mon>1成立，說明現(xiàn)在的月份是3~12（注意之前的減一）；否則現(xiàn)在的月份是1或者2；

以上2個條件，組合起來有4種情況。

現(xiàn)在的月份今年是閏年嗎？結(jié)論

1,2	否	因為算到本月1日，所以不牽扯2.29；
1,2	是	同上
3-12	否	多算了2.29，所以要減去1天
3-12	是	是閏年，算2.29沒有錯

根據(jù)上面的分析，只有表格第3行這種情況需要減去1天，于是就有了上面的代碼。

剩下的代碼就很好理解了，這里不再贅述。

【完】

參考資料

《Linux內(nèi)核完全剖析》（趙炯，機(jī)械工業(yè)出版社，2006）

與50位技術(shù)專家面對面20年技術(shù)見證，附贈技術(shù)全景圖

總結(jié)

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