kernel_mktime() 详解 —— Linux-0.11 学习笔记（四）
题目：kernel_mktime() 详解 —— Linux-0.11 学习笔记（四）
在init/main.c文件中，有一个函数static void time_init(void)
该函数读取 CMOS 实时时钟信息作为开机时间，并保存到全局变量startup_time （以秒为单位）中。
static void time_init(void)
{struct tm time;do {time.tm_sec = CMOS_READ(0); //当前时间的秒值，格式均是BCD码time.tm_min = CMOS_READ(2); //当前时间的分钟值time.tm_hour = CMOS_READ(4); //当前时间的小时值time.tm_mday = CMOS_READ(7); //当前的日time.tm_mon = CMOS_READ(8); //当前的月time.tm_year = CMOS_READ(9); //当前的年，只有后2位数，例如97表示1997年} while (time.tm_sec != CMOS_READ(0));BCD_TO_BIN(time.tm_sec); // 转换成二进制数值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--; // 减一后月份范围是0~11startup_time = kernel_mktime(&time);
}6~11行：读出当前时间，注意，格式为BCD码值；
13~18行：把BCD码值转换成二进制；
第19行：time.tm_mon--;这里把月份值减一，为什么这样做，后文会说明。
第20行：调用函数kernel_mktime()，计算从 1970 年 1 月 1 日 0 时起到此次开机时刻经过的秒数，作为开机时间。
上面的代码就说到这里，CMOS_READ, BCD_TO_BIN等宏定义以后再说。本文想说说kernel_mktime这个函数。此函数在文件kernel/mktime.c 的第 41 行。kernel/mktime.c这个文件很短，仅有58行。
1. 宏定义
#define MINUTE 60 //1分钟经过的秒数
#define HOUR (60*MINUTE) //1小时经过的秒数
#define DAY (24*HOUR) //一天经过的秒数
#define YEAR (365*DAY) //一年经过的秒数（不考虑闰年）2. 从1.1到x.1经过的秒数
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
};假如当前是4月，问：从本年1月1日起到4月1日，经过了多少秒？
可以先算出经过了多少天，再把天数乘以DAY（见宏定义）。如果用 D(m) 表示月份m的总天数，那么答案就是：
( D(1) + D(2) + D(3) ) * DAY
把上面的问题一般化为：假如当前是x月，问：从本年1月1日起到x月1日，经过了多少秒？
答案是：
( D(1) + D(2) + D(3) + ... + D(x-1) ) * DAY
思路就是这样， Linus 用的是查表法，于是就有了上面的数组。比如从CMOS中读出的是8月份，那么答案就是month[7]；再比如读出的是12月份，那么答案就是month[11]；再来个特殊情况，比如读出的是1月份，那么就是0，即month[0]. 看出来了吧，索引值比真实的月份值少1，这就是time.tm_mon--;的原因。
注意，代码中假设今年是闰年，即2月份有29天。
3. 结构体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行不用多说，用来保存读出来的年月日时分秒int tm_wday;int tm_yday;int tm_isdst; //夏令时标志
};8~10行：这3个成员好像没有用到。
4. kernel_mktime()函数
long kernel_mktime(struct tm * tm)
{long res;int year;year = tm->tm_year - 70; //计算70年到现在（今年的1.1）经过的年数
/* magic offsets (y+1) needed to get leapyears right.*/res = YEAR*year + DAY*((year+1)/4); //把年换算成秒，把闰年多出来的天也换算成秒res += month[tm->tm_mon]; //把今年的1.1到现在的x.1换算成秒
/* 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;
}
总的来说，计算的方法是先整后零：从1970.1.1算到今年的1.1，再算到本月1日，再算到今天的0点，再到此刻的时分秒。
第6行：因为是从1970年算起，且tm->tm_year中是年份的末2位，所以要减去70。举例来说，如果是1998年，那么tm->tm_year = 98，year = 28.
注意：因为年份是 2 位表示方式，所以会有2000年问题。我们可以简单地在最前面（比如第5行）添加一条语句来解决这个问题：
if(tm->tm_year < 70)tm->tm_year += 100;推导过程：
20xx-1970 =(2000+xx) - (1900+70) = 2000+xx-1900 - 70 = 100 + xx - 70
举例来说，假如是2007年，那么tm->tm_year = 7，执行上面的2行语句后，tm->tm_year = 107，再执行原来的第6行，year = 37；
第8行：res = YEAR*year + DAY*((year+1)/4);
(year+1)/4表示从1970年1.1到今年的1.1，经过了几个闰年。注意：1972年是闰年。
为什么是这个式子，或者说为什么它是对的，列出来找找规律就明白了。
| 读出的年份 | year的值 | 经过的闰年数 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 1970,1971,1972 | 0,1,2 | 0 | 因为截至今年的1.1，所以即使读出1972年，也不能算是经过了闰年，后面的1976、1980等同理 |
| 1973,1974,1975,1976 | 3,4,5,6 | 1 | 如果读出1973~1976，因为经过了1972，所以算为1 |
| 1977,1978,1979,1980 | 7,8,9,10 | 2 | 如果读出1977~1980，因为经过了1972和1976，所以算为2 |
通过上表的中间2列，可以归纳出公式：
经过的闰年数 = (year+1)/4
第9行：res += month[tm->tm_mon];在前文第2节已经解释了。
到目前为止（代码第10行之前），已经计算了1970年1月1日0时到今年本月1日0时经历的秒数。
11~12行：
if (tm->tm_mon>1 && ((year+2)%4))res -= DAY;如果此表达式(year+2)%4)取值为0，则说明是闰年（观察上表中带下划线的数字就可以得出）；取值不为0，说明不是闰年；
如果tm->tm_mon>1成立，说明现在的月份是3~12（注意之前的减一）；否则现在的月份是1或者2；
以上2个条件，组合起来有4种情况。
| 现在的月份 | 今年是闰年吗？ | 结论 |
|---|---|---|
| 1,2 | 否 | 因为算到本月1日，所以不牵扯2.29； |
| 1,2 | 是 | 同上 |
| 3-12 | 否 | 多算了2.29，所以要减去1天 |
| 3-12 | 是 | 是闰年，算2.29没有错 |
根据上面的分析，只有表格第3行这种情况需要减去1天，于是就有了上面的代码。
剩下的代码就很好理解了，这里不再赘述。
【完】
参考资料
《Linux内核完全剖析》（赵炯，机械工业出版社，2006）
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