]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/ntp/libntp/ntp_calendar.c
Fix multiple denial of service in ntpd.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / ntp / libntp / ntp_calendar.c
1 /*
2  * ntp_calendar.c - calendar and helper functions
3  *
4  * Written by Juergen Perlinger (perlinger@ntp.org) for the NTP project.
5  * The contents of 'html/copyright.html' apply.
6  *
7  * --------------------------------------------------------------------
8  * Some notes on the implementation:
9  *
10  * Calendar algorithms thrive on the division operation, which is one of
11  * the slowest numerical operations in any CPU. What saves us here from
12  * abysmal performance is the fact that all divisions are divisions by
13  * constant numbers, and most compilers can do this by a multiplication
14  * operation.  But this might not work when using the div/ldiv/lldiv
15  * function family, because many compilers are not able to do inline
16  * expansion of the code with following optimisation for the
17  * constant-divider case.
18  *
19  * Also div/ldiv/lldiv are defined in terms of int/long/longlong, which
20  * are inherently target dependent. Nothing that could not be cured with
21  * autoconf, but still a mess...
22  *
23  * Furthermore, we need floor division in many places. C either leaves
24  * the division behaviour undefined (< C99) or demands truncation to
25  * zero (>= C99), so additional steps are required to make sure the
26  * algorithms work. The {l,ll}div function family is requested to
27  * truncate towards zero, which is also the wrong direction for our
28  * purpose.
29  *
30  * For all this, all divisions by constant are coded manually, even when
31  * there is a joined div/mod operation: The optimiser should sort that
32  * out, if possible. Most of the calculations are done with unsigned
33  * types, explicitely using two's complement arithmetics where
34  * necessary. This minimises the dependecies to compiler and target,
35  * while still giving reasonable to good performance.
36  *
37  * The implementation uses a few tricks that exploit properties of the
38  * two's complement: Floor division on negative dividents can be
39  * executed by using the one's complement of the divident. One's
40  * complement can be easily created using XOR and a mask.
41  *
42  * Finally, check for overflow conditions is minimal. There are only two
43  * calculation steps in the whole calendar that potentially suffer from
44  * an internal overflow, and these are coded in a way that avoids
45  * it. All other functions do not suffer from internal overflow and
46  * simply return the result truncated to 32 bits.
47  */
48
49 #include <config.h>
50 #include <sys/types.h>
51
52 #include "ntp_types.h"
53 #include "ntp_calendar.h"
54 #include "ntp_stdlib.h"
55 #include "ntp_fp.h"
56 #include "ntp_unixtime.h"
57
58 #include "ntpd.h"
59 #include "lib_strbuf.h"
60
61 /* For now, let's take the conservative approach: if the target property
62  * macros are not defined, check a few well-known compiler/architecture
63  * settings. Default is to assume that the representation of signed
64  * integers is unknown and shift-arithmetic-right is not available.
65  */
66 #ifndef TARGET_HAS_2CPL
67 # if defined(__GNUC__)
68 #  if defined(__i386__) || defined(__x86_64__) || defined(__arm__)
69 #   define TARGET_HAS_2CPL 1
70 #  else
71 #   define TARGET_HAS_2CPL 0
72 #  endif
73 # elif defined(_MSC_VER)
74 #  if defined(_M_IX86) || defined(_M_X64) || defined(_M_ARM)
75 #   define TARGET_HAS_2CPL 1
76 #  else
77 #   define TARGET_HAS_2CPL 0
78 #  endif
79 # else
80 #  define TARGET_HAS_2CPL 0
81 # endif
82 #endif
83
84 #ifndef TARGET_HAS_SAR
85 # define TARGET_HAS_SAR 0
86 #endif
87
88 #if !defined(HAVE_64BITREGS) && defined(UINT64_MAX) && (SIZE_MAX >= UINT64_MAX)
89 # define HAVE_64BITREGS
90 #endif
91
92 /*
93  *---------------------------------------------------------------------
94  * replacing the 'time()' function
95  *---------------------------------------------------------------------
96  */
97
98 static systime_func_ptr systime_func = &time;
99 static inline time_t now(void);
100
101
102 systime_func_ptr
103 ntpcal_set_timefunc(
104         systime_func_ptr nfunc
105         )
106 {
107         systime_func_ptr res;
108
109         res = systime_func;
110         if (NULL == nfunc)
111                 nfunc = &time;
112         systime_func = nfunc;
113
114         return res;
115 }
116
117
118 static inline time_t
119 now(void)
120 {
121         return (*systime_func)(NULL);
122 }
123
124 /*
125  *---------------------------------------------------------------------
126  * Get sign extension mask and unsigned 2cpl rep for a signed integer
127  *---------------------------------------------------------------------
128  */
129
130 static inline uint32_t
131 int32_sflag(
132         const int32_t v)
133 {
134 #   if TARGET_HAS_2CPL && TARGET_HAS_SAR && SIZEOF_INT >= 4
135
136         /* Let's assume that shift is the fastest way to get the sign
137          * extension of of a signed integer. This might not always be
138          * true, though -- On 8bit CPUs or machines without barrel
139          * shifter this will kill the performance. So we make sure
140          * we do this only if 'int' has at least 4 bytes.
141          */
142         return (uint32_t)(v >> 31);
143
144 #   else
145
146         /* This should be a rather generic approach for getting a sign
147          * extension mask...
148          */
149         return UINT32_C(0) - (uint32_t)(v < 0);
150
151 #   endif
152 }
153
154 static inline int32_t
155 uint32_2cpl_to_int32(
156         const uint32_t vu)
157 {
158         int32_t v;
159
160 #   if TARGET_HAS_2CPL
161
162         /* Just copy through the 32 bits from the unsigned value if
163          * we're on a two's complement target.
164          */
165         v = (int32_t)vu;
166
167 #   else
168
169         /* Convert to signed integer, making sure signed integer
170          * overflow cannot happen. Again, the optimiser might or might
171          * not find out that this is just a copy of 32 bits on a target
172          * with two's complement representation for signed integers.
173          */
174         if (vu > INT32_MAX)
175                 v = -(int32_t)(~vu) - 1;
176         else
177                 v = (int32_t)vu;
178
179 #   endif
180
181         return v;
182 }
183
184 /*
185  *---------------------------------------------------------------------
186  * Convert between 'time_t' and 'vint64'
187  *---------------------------------------------------------------------
188  */
189 vint64
190 time_to_vint64(
191         const time_t * ptt
192         )
193 {
194         vint64 res;
195         time_t tt;
196
197         tt = *ptt;
198
199 #   if SIZEOF_TIME_T <= 4
200
201         res.D_s.hi = 0;
202         if (tt < 0) {
203                 res.D_s.lo = (uint32_t)-tt;
204                 M_NEG(res.D_s.hi, res.D_s.lo);
205         } else {
206                 res.D_s.lo = (uint32_t)tt;
207         }
208
209 #   elif defined(HAVE_INT64)
210
211         res.q_s = tt;
212
213 #   else
214         /*
215          * shifting negative signed quantities is compiler-dependent, so
216          * we better avoid it and do it all manually. And shifting more
217          * than the width of a quantity is undefined. Also a don't do!
218          */
219         if (tt < 0) {
220                 tt = -tt;
221                 res.D_s.lo = (uint32_t)tt;
222                 res.D_s.hi = (uint32_t)(tt >> 32);
223                 M_NEG(res.D_s.hi, res.D_s.lo);
224         } else {
225                 res.D_s.lo = (uint32_t)tt;
226                 res.D_s.hi = (uint32_t)(tt >> 32);
227         }
228
229 #   endif
230
231         return res;
232 }
233
234
235 time_t
236 vint64_to_time(
237         const vint64 *tv
238         )
239 {
240         time_t res;
241
242 #   if SIZEOF_TIME_T <= 4
243
244         res = (time_t)tv->D_s.lo;
245
246 #   elif defined(HAVE_INT64)
247
248         res = (time_t)tv->q_s;
249
250 #   else
251
252         res = ((time_t)tv->d_s.hi << 32) | tv->D_s.lo;
253
254 #   endif
255
256         return res;
257 }
258
259 /*
260  *---------------------------------------------------------------------
261  * Get the build date & time
262  *---------------------------------------------------------------------
263  */
264 int
265 ntpcal_get_build_date(
266         struct calendar * jd
267         )
268 {
269         /* The C standard tells us the format of '__DATE__':
270          *
271          * __DATE__ The date of translation of the preprocessing
272          * translation unit: a character string literal of the form "Mmm
273          * dd yyyy", where the names of the months are the same as those
274          * generated by the asctime function, and the first character of
275          * dd is a space character if the value is less than 10. If the
276          * date of translation is not available, an
277          * implementation-defined valid date shall be supplied.
278          *
279          * __TIME__ The time of translation of the preprocessing
280          * translation unit: a character string literal of the form
281          * "hh:mm:ss" as in the time generated by the asctime
282          * function. If the time of translation is not available, an
283          * implementation-defined valid time shall be supplied.
284          *
285          * Note that MSVC declares DATE and TIME to be in the local time
286          * zone, while neither the C standard nor the GCC docs make any
287          * statement about this. As a result, we may be +/-12hrs off
288          * UTC.  But for practical purposes, this should not be a
289          * problem.
290          *
291          */
292 #   ifdef MKREPRO_DATE
293         static const char build[] = MKREPRO_TIME "/" MKREPRO_DATE;
294 #   else
295         static const char build[] = __TIME__ "/" __DATE__;
296 #   endif
297         static const char mlist[] = "JanFebMarAprMayJunJulAugSepOctNovDec";
298
299         char              monstr[4];
300         const char *      cp;
301         unsigned short    hour, minute, second, day, year;
302         /* Note: The above quantities are used for sscanf 'hu' format,
303          * so using 'uint16_t' is contra-indicated!
304          */
305
306 #   ifdef DEBUG
307         static int        ignore  = 0;
308 #   endif
309
310         ZERO(*jd);
311         jd->year     = 1970;
312         jd->month    = 1;
313         jd->monthday = 1;
314
315 #   ifdef DEBUG
316         /* check environment if build date should be ignored */
317         if (0 == ignore) {
318             const char * envstr;
319             envstr = getenv("NTPD_IGNORE_BUILD_DATE");
320             ignore = 1 + (envstr && (!*envstr || !strcasecmp(envstr, "yes")));
321         }
322         if (ignore > 1)
323             return FALSE;
324 #   endif
325
326         if (6 == sscanf(build, "%hu:%hu:%hu/%3s %hu %hu",
327                         &hour, &minute, &second, monstr, &day, &year)) {
328                 cp = strstr(mlist, monstr);
329                 if (NULL != cp) {
330                         jd->year     = year;
331                         jd->month    = (uint8_t)((cp - mlist) / 3 + 1);
332                         jd->monthday = (uint8_t)day;
333                         jd->hour     = (uint8_t)hour;
334                         jd->minute   = (uint8_t)minute;
335                         jd->second   = (uint8_t)second;
336
337                         return TRUE;
338                 }
339         }
340
341         return FALSE;
342 }
343
344
345 /*
346  *---------------------------------------------------------------------
347  * basic calendar stuff
348  *---------------------------------------------------------------------
349  */
350
351 /*
352  * Some notes on the terminology:
353  *
354  * We use the proleptic Gregorian calendar, which is the Gregorian
355  * calendar extended in both directions ad infinitum. This totally
356  * disregards the fact that this calendar was invented in 1582, and
357  * was adopted at various dates over the world; sometimes even after
358  * the start of the NTP epoch.
359  *
360  * Normally date parts are given as current cycles, while time parts
361  * are given as elapsed cycles:
362  *
363  * 1970-01-01/03:04:05 means 'IN the 1970st. year, IN the first month,
364  * ON the first day, with 3hrs, 4minutes and 5 seconds elapsed.
365  *
366  * The basic calculations for this calendar implementation deal with
367  * ELAPSED date units, which is the number of full years, full months
368  * and full days before a date: 1970-01-01 would be (1969, 0, 0) in
369  * that notation.
370  *
371  * To ease the numeric computations, month and day values outside the
372  * normal range are acceptable: 2001-03-00 will be treated as the day
373  * before 2001-03-01, 2000-13-32 will give the same result as
374  * 2001-02-01 and so on.
375  *
376  * 'rd' or 'RD' is used as an abbreviation for the latin 'rata die'
377  * (day number).  This is the number of days elapsed since 0000-12-31
378  * in the proleptic Gregorian calendar. The begin of the Christian Era
379  * (0001-01-01) is RD(1).
380  */
381
382 /*
383  * ====================================================================
384  *
385  * General algorithmic stuff
386  *
387  * ====================================================================
388  */
389
390 /*
391  *---------------------------------------------------------------------
392  * fast modulo 7 operations (floor/mathematical convention)
393  *---------------------------------------------------------------------
394  */
395 int
396 u32mod7(
397         uint32_t x
398         )
399 {
400         /* This is a combination of tricks from "Hacker's Delight" with
401          * some modifications, like a multiplication that rounds up to
402          * drop the final adjustment stage.
403          *
404          * Do a partial reduction by digit sum to keep the value in the
405          * range permitted for the mul/shift stage. There are several
406          * possible and absolutely equivalent shift/mask combinations;
407          * this one is ARM-friendly because of a mask that fits into 16
408          * bit.
409          */
410         x = (x >> 15) + (x & UINT32_C(0x7FFF));
411         /* Take reminder as (mod 8) by mul/shift. Since the multiplier
412          * was calculated using ceil() instead of floor(), it skips the
413          * value '7' properly.
414          *    M <- ceil(ldexp(8/7, 29))
415          */
416         return (int)((x * UINT32_C(0x24924925)) >> 29);
417 }
418
419 int
420 i32mod7(
421         int32_t x
422         )
423 {
424         /* We add (2**32 - 2**32 % 7), which is (2**32 - 4), to negative
425          * numbers to map them into the postive range. Only the term '-4'
426          * survives, obviously.
427          */
428         uint32_t ux = (uint32_t)x;
429         return u32mod7((x < 0) ? (ux - 4u) : ux);
430 }
431
432 uint32_t
433 i32fmod(
434         int32_t  x,
435         uint32_t d
436         )
437 {
438         uint32_t ux = (uint32_t)x;
439         uint32_t sf = UINT32_C(0) - (x < 0);
440         ux = (sf ^ ux ) % d;
441         return (d & sf) + (sf ^ ux);
442 }
443
444 /*
445  *---------------------------------------------------------------------
446  * Do a periodic extension of 'value' around 'pivot' with a period of
447  * 'cycle'.
448  *
449  * The result 'res' is a number that holds to the following properties:
450  *
451  *   1)  res MOD cycle == value MOD cycle
452  *   2)  pivot <= res < pivot + cycle
453  *       (replace </<= with >/>= for negative cycles)
454  *
455  * where 'MOD' denotes the modulo operator for FLOOR DIVISION, which
456  * is not the same as the '%' operator in C: C requires division to be
457  * a truncated division, where remainder and dividend have the same
458  * sign if the remainder is not zero, whereas floor division requires
459  * divider and modulus to have the same sign for a non-zero modulus.
460  *
461  * This function has some useful applications:
462  *
463  * + let Y be a calendar year and V a truncated 2-digit year: then
464  *      periodic_extend(Y-50, V, 100)
465  *   is the closest expansion of the truncated year with respect to
466  *   the full year, that is a 4-digit year with a difference of less
467  *   than 50 years to the year Y. ("century unfolding")
468  *
469  * + let T be a UN*X time stamp and V be seconds-of-day: then
470  *      perodic_extend(T-43200, V, 86400)
471  *   is a time stamp that has the same seconds-of-day as the input
472  *   value, with an absolute difference to T of <= 12hrs.  ("day
473  *   unfolding")
474  *
475  * + Wherever you have a truncated periodic value and a non-truncated
476  *   base value and you want to match them somehow...
477  *
478  * Basically, the function delivers 'pivot + (value - pivot) % cycle',
479  * but the implementation takes some pains to avoid internal signed
480  * integer overflows in the '(value - pivot) % cycle' part and adheres
481  * to the floor division convention.
482  *
483  * If 64bit scalars where available on all intended platforms, writing a
484  * version that uses 64 bit ops would be easy; writing a general
485  * division routine for 64bit ops on a platform that can only do
486  * 32/16bit divisions and is still performant is a bit more
487  * difficult. Since most usecases can be coded in a way that does only
488  * require the 32bit version a 64bit version is NOT provided here.
489  *---------------------------------------------------------------------
490  */
491 int32_t
492 ntpcal_periodic_extend(
493         int32_t pivot,
494         int32_t value,
495         int32_t cycle
496         )
497 {
498         /* Implement a 4-quadrant modulus calculation by 2 2-quadrant
499          * branches, one for positive and one for negative dividers.
500          * Everything else can be handled by bit level logic and
501          * conditional one's complement arithmetic.  By convention, we
502          * assume
503          *
504          * x % b == 0  if  |b| < 2
505          *
506          * that is, we don't actually divide for cycles of -1,0,1 and
507          * return the pivot value in that case.
508          */
509         uint32_t        uv = (uint32_t)value;
510         uint32_t        up = (uint32_t)pivot;
511         uint32_t        uc, sf;
512
513         if (cycle > 1)
514         {
515                 uc = (uint32_t)cycle;
516                 sf = UINT32_C(0) - (value < pivot);
517
518                 uv = sf ^ (uv - up);
519                 uv %= uc;
520                 pivot += (uc & sf) + (sf ^ uv);
521         }
522         else if (cycle < -1)
523         {
524                 uc = ~(uint32_t)cycle + 1;
525                 sf = UINT32_C(0) - (value > pivot);
526
527                 uv = sf ^ (up - uv);
528                 uv %= uc;
529                 pivot -= (uc & sf) + (sf ^ uv);
530         }
531         return pivot;
532 }
533
534 /*---------------------------------------------------------------------
535  * Note to the casual reader
536  *
537  * In the next two functions you will find (or would have found...)
538  * the expression
539  *
540  *   res.Q_s -= 0x80000000;
541  *
542  * There was some ruckus about a possible programming error due to
543  * integer overflow and sign propagation.
544  *
545  * This assumption is based on a lack of understanding of the C
546  * standard. (Though this is admittedly not one of the most 'natural'
547  * aspects of the 'C' language and easily to get wrong.)
548  *
549  * see
550  *      http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg14/www/docs/n1570.pdf
551  *      "ISO/IEC 9899:201x Committee Draft â€” April 12, 2011"
552  *      6.4.4.1 Integer constants, clause 5
553  *
554  * why there is no sign extension/overflow problem here.
555  *
556  * But to ease the minds of the doubtful, I added back the 'u' qualifiers
557  * that somehow got lost over the last years.
558  */
559
560
561 /*
562  *---------------------------------------------------------------------
563  * Convert a timestamp in NTP scale to a 64bit seconds value in the UN*X
564  * scale with proper epoch unfolding around a given pivot or the current
565  * system time. This function happily accepts negative pivot values as
566  * timestamps before 1970-01-01, so be aware of possible trouble on
567  * platforms with 32bit 'time_t'!
568  *
569  * This is also a periodic extension, but since the cycle is 2^32 and
570  * the shift is 2^31, we can do some *very* fast math without explicit
571  * divisions.
572  *---------------------------------------------------------------------
573  */
574 vint64
575 ntpcal_ntp_to_time(
576         uint32_t        ntp,
577         const time_t *  pivot
578         )
579 {
580         vint64 res;
581
582 #   if defined(HAVE_INT64)
583
584         res.q_s = (pivot != NULL)
585                       ? *pivot
586                       : now();
587         res.Q_s -= 0x80000000u;         /* unshift of half range */
588         ntp     -= (uint32_t)JAN_1970;  /* warp into UN*X domain */
589         ntp     -= res.D_s.lo;          /* cycle difference      */
590         res.Q_s += (uint64_t)ntp;       /* get expanded time     */
591
592 #   else /* no 64bit scalars */
593
594         time_t tmp;
595
596         tmp = (pivot != NULL)
597                   ? *pivot
598                   : now();
599         res = time_to_vint64(&tmp);
600         M_SUB(res.D_s.hi, res.D_s.lo, 0, 0x80000000u);
601         ntp -= (uint32_t)JAN_1970;      /* warp into UN*X domain */
602         ntp -= res.D_s.lo;              /* cycle difference      */
603         M_ADD(res.D_s.hi, res.D_s.lo, 0, ntp);
604
605 #   endif /* no 64bit scalars */
606
607         return res;
608 }
609
610 /*
611  *---------------------------------------------------------------------
612  * Convert a timestamp in NTP scale to a 64bit seconds value in the NTP
613  * scale with proper epoch unfolding around a given pivot or the current
614  * system time.
615  *
616  * Note: The pivot must be given in the UN*X time domain!
617  *
618  * This is also a periodic extension, but since the cycle is 2^32 and
619  * the shift is 2^31, we can do some *very* fast math without explicit
620  * divisions.
621  *---------------------------------------------------------------------
622  */
623 vint64
624 ntpcal_ntp_to_ntp(
625         uint32_t      ntp,
626         const time_t *pivot
627         )
628 {
629         vint64 res;
630
631 #   if defined(HAVE_INT64)
632
633         res.q_s = (pivot)
634                       ? *pivot
635                       : now();
636         res.Q_s -= 0x80000000u;         /* unshift of half range */
637         res.Q_s += (uint32_t)JAN_1970;  /* warp into NTP domain  */
638         ntp     -= res.D_s.lo;          /* cycle difference      */
639         res.Q_s += (uint64_t)ntp;       /* get expanded time     */
640
641 #   else /* no 64bit scalars */
642
643         time_t tmp;
644
645         tmp = (pivot)
646                   ? *pivot
647                   : now();
648         res = time_to_vint64(&tmp);
649         M_SUB(res.D_s.hi, res.D_s.lo, 0, 0x80000000u);
650         M_ADD(res.D_s.hi, res.D_s.lo, 0, (uint32_t)JAN_1970);/*into NTP */
651         ntp -= res.D_s.lo;              /* cycle difference      */
652         M_ADD(res.D_s.hi, res.D_s.lo, 0, ntp);
653
654 #   endif /* no 64bit scalars */
655
656         return res;
657 }
658
659
660 /*
661  * ====================================================================
662  *
663  * Splitting values to composite entities
664  *
665  * ====================================================================
666  */
667
668 /*
669  *---------------------------------------------------------------------
670  * Split a 64bit seconds value into elapsed days in 'res.hi' and
671  * elapsed seconds since midnight in 'res.lo' using explicit floor
672  * division. This function happily accepts negative time values as
673  * timestamps before the respective epoch start.
674  *---------------------------------------------------------------------
675  */
676 ntpcal_split
677 ntpcal_daysplit(
678         const vint64 *ts
679         )
680 {
681         ntpcal_split res;
682         uint32_t Q, R;
683
684 #   if defined(HAVE_64BITREGS)
685
686         /* Assume we have 64bit registers an can do a divison by
687          * constant reasonably fast using the one's complement trick..
688          */
689         uint64_t sf64 = (uint64_t)-(ts->q_s < 0);
690         Q = (uint32_t)(sf64 ^ ((sf64 ^ ts->Q_s) / SECSPERDAY));
691         R = (uint32_t)(ts->Q_s - Q * SECSPERDAY);
692
693 #   elif defined(UINT64_MAX) && !defined(__arm__)
694
695         /* We rely on the compiler to do efficient 64bit divisions as
696          * good as possible. Which might or might not be true. At least
697          * for ARM CPUs, the sum-by-digit code in the next section is
698          * faster for many compilers. (This might change over time, but
699          * the 64bit-by-32bit division will never outperform the exact
700          * division by a substantial factor....)
701          */
702         if (ts->q_s < 0)
703                 Q = ~(uint32_t)(~ts->Q_s / SECSPERDAY);
704         else
705                 Q =  (uint32_t)( ts->Q_s / SECSPERDAY);
706         R = ts->D_s.lo - Q * SECSPERDAY;
707
708 #   else
709
710         /* We don't have 64bit regs. That hurts a bit.
711          *
712          * Here we use a mean trick to get away with just one explicit
713          * modulo operation and pure 32bit ops.
714          *
715          * Remember: 86400 <--> 128 * 675
716          *
717          * So we discard the lowest 7 bit and do an exact division by
718          * 675, modulo 2**32.
719          *
720          * First we shift out the lower 7 bits.
721          *
722          * Then we use a digit-wise pseudo-reduction, where a 'digit' is
723          * actually a 16-bit group. This is followed by a full reduction
724          * with a 'true' division step. This yields the modulus of the
725          * full 64bit value. The sign bit gets some extra treatment.
726          *
727          * Then we decrement the lower limb by that modulus, so it is
728          * exactly divisible by 675. [*]
729          *
730          * Then we multiply with the modular inverse of 675 (mod 2**32)
731          * and voila, we have the result.
732          *
733          * Special Thanks to Henry S. Warren and his "Hacker's delight"
734          * for giving that idea.
735          *
736          * (Note[*]: that's not the full truth. We would have to
737          * subtract the modulus from the full 64 bit number to get a
738          * number that is divisible by 675. But since we use the
739          * multiplicative inverse (mod 2**32) there's no reason to carry
740          * the subtraction into the upper bits!)
741          */
742         uint32_t al = ts->D_s.lo;
743         uint32_t ah = ts->D_s.hi;
744
745         /* shift out the lower 7 bits, smash sign bit */
746         al = (al >> 7) | (ah << 25);
747         ah = (ah >> 7) & 0x00FFFFFFu;
748
749         R  = (ts->d_s.hi < 0) ? 239 : 0;/* sign bit value */
750         R += (al & 0xFFFF);
751         R += (al >> 16   ) * 61u;       /* 2**16 % 675 */
752         R += (ah & 0xFFFF) * 346u;      /* 2**32 % 675 */
753         R += (ah >> 16   ) * 181u;      /* 2**48 % 675 */
754         R %= 675u;                      /* final reduction */
755         Q  = (al - R) * 0x2D21C10Bu;    /* modinv(675, 2**32) */
756         R  = (R << 7) | (ts->d_s.lo & 0x07F);
757
758 #   endif
759
760         res.hi = uint32_2cpl_to_int32(Q);
761         res.lo = R;
762
763         return res;
764 }
765
766 /*
767  *---------------------------------------------------------------------
768  * Split a 64bit seconds value into elapsed weeks in 'res.hi' and
769  * elapsed seconds since week start in 'res.lo' using explicit floor
770  * division. This function happily accepts negative time values as
771  * timestamps before the respective epoch start.
772  *---------------------------------------------------------------------
773  */
774 ntpcal_split
775 ntpcal_weeksplit(
776         const vint64 *ts
777         )
778 {
779         ntpcal_split res;
780         uint32_t Q, R;
781
782         /* This is a very close relative to the day split function; for
783          * details, see there!
784          */
785
786 #   if defined(HAVE_64BITREGS)
787
788         uint64_t sf64 = (uint64_t)-(ts->q_s < 0);
789         Q = (uint32_t)(sf64 ^ ((sf64 ^ ts->Q_s) / SECSPERWEEK));
790         R = (uint32_t)(ts->Q_s - Q * SECSPERWEEK);
791
792 #   elif defined(UINT64_MAX) && !defined(__arm__)
793
794         if (ts->q_s < 0)
795                 Q = ~(uint32_t)(~ts->Q_s / SECSPERWEEK);
796         else
797                 Q =  (uint32_t)( ts->Q_s / SECSPERWEEK);
798         R = ts->D_s.lo - Q * SECSPERWEEK;
799
800 #   else
801
802         /* Remember: 7*86400 <--> 604800 <--> 128 * 4725 */
803         uint32_t al = ts->D_s.lo;
804         uint32_t ah = ts->D_s.hi;
805
806         al = (al >> 7) | (ah << 25);
807         ah = (ah >> 7) & 0x00FFFFFF;
808
809         R  = (ts->d_s.hi < 0) ? 2264 : 0;/* sign bit value */
810         R += (al & 0xFFFF);
811         R += (al >> 16   ) * 4111u;     /* 2**16 % 4725 */
812         R += (ah & 0xFFFF) * 3721u;     /* 2**32 % 4725 */
813         R += (ah >> 16   ) * 2206u;     /* 2**48 % 4725 */
814         R %= 4725u;                     /* final reduction */
815         Q  = (al - R) * 0x98BBADDDu;    /* modinv(4725, 2**32) */
816         R  = (R << 7) | (ts->d_s.lo & 0x07F);
817
818 #   endif
819
820         res.hi = uint32_2cpl_to_int32(Q);
821         res.lo = R;
822
823         return res;
824 }
825
826 /*
827  *---------------------------------------------------------------------
828  * Split a 32bit seconds value into h/m/s and excessive days.  This
829  * function happily accepts negative time values as timestamps before
830  * midnight.
831  *---------------------------------------------------------------------
832  */
833 static int32_t
834 priv_timesplit(
835         int32_t split[3],
836         int32_t ts
837         )
838 {
839         /* Do 3 chained floor divisions by positive constants, using the
840          * one's complement trick and factoring out the intermediate XOR
841          * ops to reduce the number of operations.
842          */
843         uint32_t us, um, uh, ud, sf32;
844
845         sf32 = int32_sflag(ts);
846
847         us = (uint32_t)ts;
848         um = (sf32 ^ us) / SECSPERMIN;
849         uh = um / MINSPERHR;
850         ud = uh / HRSPERDAY;
851
852         um ^= sf32;
853         uh ^= sf32;
854         ud ^= sf32;
855
856         split[0] = (int32_t)(uh - ud * HRSPERDAY );
857         split[1] = (int32_t)(um - uh * MINSPERHR );
858         split[2] = (int32_t)(us - um * SECSPERMIN);
859
860         return uint32_2cpl_to_int32(ud);
861 }
862
863 /*
864  *---------------------------------------------------------------------
865  * Given the number of elapsed days in the calendar era, split this
866  * number into the number of elapsed years in 'res.hi' and the number
867  * of elapsed days of that year in 'res.lo'.
868  *
869  * if 'isleapyear' is not NULL, it will receive an integer that is 0 for
870  * regular years and a non-zero value for leap years.
871  *---------------------------------------------------------------------
872  */
873 ntpcal_split
874 ntpcal_split_eradays(
875         int32_t days,
876         int  *isleapyear
877         )
878 {
879         /* Use the fast cycle split algorithm here, to calculate the
880          * centuries and years in a century with one division each. This
881          * reduces the number of division operations to two, but is
882          * susceptible to internal range overflow. We take some extra
883          * steps to avoid the gap.
884          */
885         ntpcal_split res;
886         int32_t  n100, n001; /* calendar year cycles */
887         uint32_t uday, Q;
888
889         /* split off centuries first
890          *
891          * We want to execute '(days * 4 + 3) /% 146097' under floor
892          * division rules in the first step. Well, actually we want to
893          * calculate 'floor((days + 0.75) / 36524.25)', but we want to
894          * do it in scaled integer calculation.
895          */
896 #   if defined(HAVE_64BITREGS)
897
898         /* not too complicated with an intermediate 64bit value */
899         uint64_t        ud64, sf64;
900         ud64 = ((uint64_t)days << 2) | 3u;
901         sf64 = (uint64_t)-(days < 0);
902         Q    = (uint32_t)(sf64 ^ ((sf64 ^ ud64) / GREGORIAN_CYCLE_DAYS));
903         uday = (uint32_t)(ud64 - Q * GREGORIAN_CYCLE_DAYS);
904         n100 = uint32_2cpl_to_int32(Q);
905
906 #   else
907
908         /* '4*days+3' suffers from range overflow when going to the
909          * limits. We solve this by doing an exact division (mod 2^32)
910          * after caclulating the remainder first.
911          *
912          * We start with a partial reduction by digit sums, extracting
913          * the upper bits from the original value before they get lost
914          * by scaling, and do one full division step to get the true
915          * remainder.  Then a final multiplication with the
916          * multiplicative inverse of 146097 (mod 2^32) gives us the full
917          * quotient.
918          *
919          * (-2^33) % 146097     --> 130717    : the sign bit value
920          * ( 2^20) % 146097     --> 25897     : the upper digit value
921          * modinv(146097, 2^32) --> 660721233 : the inverse
922          */
923         uint32_t ux = ((uint32_t)days << 2) | 3;
924         uday  = (days < 0) ? 130717u : 0u;          /* sign dgt */
925         uday += ((days >> 18) & 0x01FFFu) * 25897u; /* hi dgt (src!) */
926         uday += (ux & 0xFFFFFu);                    /* lo dgt */
927         uday %= GREGORIAN_CYCLE_DAYS;               /* full reduction */
928         Q     = (ux  - uday) * 660721233u;          /* exact div */
929         n100  = uint32_2cpl_to_int32(Q);
930
931 #   endif
932
933         /* Split off years in century -- days >= 0 here, and we're far
934          * away from integer overflow trouble now. */
935         uday |= 3;
936         n001  = uday / GREGORIAN_NORMAL_LEAP_CYCLE_DAYS;
937         uday -= n001 * GREGORIAN_NORMAL_LEAP_CYCLE_DAYS;
938
939         /* Assemble the year and day in year */
940         res.hi = n100 * 100 + n001;
941         res.lo = uday / 4u;
942
943         /* Possibly set the leap year flag */
944         if (isleapyear) {
945                 uint32_t tc = (uint32_t)n100 + 1;
946                 uint32_t ty = (uint32_t)n001 + 1;
947                 *isleapyear = !(ty & 3)
948                     && ((ty != 100) || !(tc & 3));
949         }
950         return res;
951 }
952
953 /*
954  *---------------------------------------------------------------------
955  * Given a number of elapsed days in a year and a leap year indicator,
956  * split the number of elapsed days into the number of elapsed months in
957  * 'res.hi' and the number of elapsed days of that month in 'res.lo'.
958  *
959  * This function will fail and return {-1,-1} if the number of elapsed
960  * days is not in the valid range!
961  *---------------------------------------------------------------------
962  */
963 ntpcal_split
964 ntpcal_split_yeardays(
965         int32_t eyd,
966         int     isleap
967         )
968 {
969         /* Use the unshifted-year, February-with-30-days approach here.
970          * Fractional interpolations are used in both directions, with
971          * the smallest power-of-two divider to avoid any true division.
972          */
973         ntpcal_split    res = {-1, -1};
974
975         /* convert 'isleap' to number of defective days */
976         isleap = 1 + !isleap;
977         /* adjust for February of 30 nominal days */
978         if (eyd >= 61 - isleap)
979                 eyd += isleap;
980         /* if in range, convert to months and days in month */
981         if (eyd >= 0 && eyd < 367) {
982                 res.hi = (eyd * 67 + 32) >> 11;
983                 res.lo = eyd - ((489 * res.hi + 8) >> 4);
984         }
985
986         return res;
987 }
988
989 /*
990  *---------------------------------------------------------------------
991  * Convert a RD into the date part of a 'struct calendar'.
992  *---------------------------------------------------------------------
993  */
994 int
995 ntpcal_rd_to_date(
996         struct calendar *jd,
997         int32_t          rd
998         )
999 {
1000         ntpcal_split split;
1001         int          leapy;
1002         u_int        ymask;
1003
1004         /* Get day-of-week first. It's simply the RD (mod 7)... */
1005         jd->weekday = i32mod7(rd);
1006
1007         split = ntpcal_split_eradays(rd - 1, &leapy);
1008         /* Get year and day-of-year, with overflow check. If any of the
1009          * upper 16 bits is set after shifting to unity-based years, we
1010          * will have an overflow when converting to an unsigned 16bit
1011          * year. Shifting to the right is OK here, since it does not
1012          * matter if the shift is logic or arithmetic.
1013          */
1014         split.hi += 1;
1015         ymask = 0u - ((split.hi >> 16) == 0);
1016         jd->year = (uint16_t)(split.hi & ymask);
1017         jd->yearday = (uint16_t)split.lo + 1;
1018
1019         /* convert to month and mday */
1020         split = ntpcal_split_yeardays(split.lo, leapy);
1021         jd->month    = (uint8_t)split.hi + 1;
1022         jd->monthday = (uint8_t)split.lo + 1;
1023
1024         return ymask ? leapy : -1;
1025 }
1026
1027 /*
1028  *---------------------------------------------------------------------
1029  * Convert a RD into the date part of a 'struct tm'.
1030  *---------------------------------------------------------------------
1031  */
1032 int
1033 ntpcal_rd_to_tm(
1034         struct tm  *utm,
1035         int32_t     rd
1036         )
1037 {
1038         ntpcal_split split;
1039         int          leapy;
1040
1041         /* get day-of-week first */
1042         utm->tm_wday = i32mod7(rd);
1043
1044         /* get year and day-of-year */
1045         split = ntpcal_split_eradays(rd - 1, &leapy);
1046         utm->tm_year = split.hi - 1899;
1047         utm->tm_yday = split.lo;        /* 0-based */
1048
1049         /* convert to month and mday */
1050         split = ntpcal_split_yeardays(split.lo, leapy);
1051         utm->tm_mon  = split.hi;        /* 0-based */
1052         utm->tm_mday = split.lo + 1;    /* 1-based */
1053
1054         return leapy;
1055 }
1056
1057 /*
1058  *---------------------------------------------------------------------
1059  * Take a value of seconds since midnight and split it into hhmmss in a
1060  * 'struct calendar'.
1061  *---------------------------------------------------------------------
1062  */
1063 int32_t
1064 ntpcal_daysec_to_date(
1065         struct calendar *jd,
1066         int32_t         sec
1067         )
1068 {
1069         int32_t days;
1070         int   ts[3];
1071
1072         days = priv_timesplit(ts, sec);
1073         jd->hour   = (uint8_t)ts[0];
1074         jd->minute = (uint8_t)ts[1];
1075         jd->second = (uint8_t)ts[2];
1076
1077         return days;
1078 }
1079
1080 /*
1081  *---------------------------------------------------------------------
1082  * Take a value of seconds since midnight and split it into hhmmss in a
1083  * 'struct tm'.
1084  *---------------------------------------------------------------------
1085  */
1086 int32_t
1087 ntpcal_daysec_to_tm(
1088         struct tm *utm,
1089         int32_t    sec
1090         )
1091 {
1092         int32_t days;
1093         int32_t ts[3];
1094
1095         days = priv_timesplit(ts, sec);
1096         utm->tm_hour = ts[0];
1097         utm->tm_min  = ts[1];
1098         utm->tm_sec  = ts[2];
1099
1100         return days;
1101 }
1102
1103 /*
1104  *---------------------------------------------------------------------
1105  * take a split representation for day/second-of-day and day offset
1106  * and convert it to a 'struct calendar'. The seconds will be normalised
1107  * into the range of a day, and the day will be adjusted accordingly.
1108  *
1109  * returns >0 if the result is in a leap year, 0 if in a regular
1110  * year and <0 if the result did not fit into the calendar struct.
1111  *---------------------------------------------------------------------
1112  */
1113 int
1114 ntpcal_daysplit_to_date(
1115         struct calendar    *jd,
1116         const ntpcal_split *ds,
1117         int32_t             dof
1118         )
1119 {
1120         dof += ntpcal_daysec_to_date(jd, ds->lo);
1121         return ntpcal_rd_to_date(jd, ds->hi + dof);
1122 }
1123
1124 /*
1125  *---------------------------------------------------------------------
1126  * take a split representation for day/second-of-day and day offset
1127  * and convert it to a 'struct tm'. The seconds will be normalised
1128  * into the range of a day, and the day will be adjusted accordingly.
1129  *
1130  * returns 1 if the result is in a leap year and zero if in a regular
1131  * year.
1132  *---------------------------------------------------------------------
1133  */
1134 int
1135 ntpcal_daysplit_to_tm(
1136         struct tm          *utm,
1137         const ntpcal_split *ds ,
1138         int32_t             dof
1139         )
1140 {
1141         dof += ntpcal_daysec_to_tm(utm, ds->lo);
1142
1143         return ntpcal_rd_to_tm(utm, ds->hi + dof);
1144 }
1145
1146 /*
1147  *---------------------------------------------------------------------
1148  * Take a UN*X time and convert to a calendar structure.
1149  *---------------------------------------------------------------------
1150  */
1151 int
1152 ntpcal_time_to_date(
1153         struct calendar *jd,
1154         const vint64    *ts
1155         )
1156 {
1157         ntpcal_split ds;
1158
1159         ds = ntpcal_daysplit(ts);
1160         ds.hi += ntpcal_daysec_to_date(jd, ds.lo);
1161         ds.hi += DAY_UNIX_STARTS;
1162
1163         return ntpcal_rd_to_date(jd, ds.hi);
1164 }
1165
1166
1167 /*
1168  * ====================================================================
1169  *
1170  * merging composite entities
1171  *
1172  * ====================================================================
1173  */
1174
1175 #if !defined(HAVE_INT64)
1176 /* multiplication helper. Seconds in days and weeks are multiples of 128,
1177  * and without that factor fit well into 16 bit. So a multiplication
1178  * of 32bit by 16bit and some shifting can be used on pure 32bit machines
1179  * with compilers that do not support 64bit integers.
1180  *
1181  * Calculate ( hi * mul * 128 ) + lo
1182  */
1183 static vint64
1184 _dwjoin(
1185         uint16_t        mul,
1186         int32_t         hi,
1187         int32_t         lo
1188         )
1189 {
1190         vint64          res;
1191         uint32_t        p1, p2, sf;
1192
1193         /* get sign flag and absolute value of 'hi' in p1 */
1194         sf = (uint32_t)-(hi < 0);
1195         p1 = ((uint32_t)hi + sf) ^ sf;
1196
1197         /* assemble major units: res <- |hi| * mul */
1198         res.D_s.lo = (p1 & 0xFFFF) * mul;
1199         res.D_s.hi = 0;
1200         p1 = (p1 >> 16) * mul;
1201         p2 = p1 >> 16;
1202         p1 = p1 << 16;
1203         M_ADD(res.D_s.hi, res.D_s.lo, p2, p1);
1204
1205         /* mul by 128, using shift: res <-- res << 7 */
1206         res.D_s.hi = (res.D_s.hi << 7) | (res.D_s.lo >> 25);
1207         res.D_s.lo = (res.D_s.lo << 7);
1208
1209         /* fix up sign: res <-- (res + [sf|sf]) ^ [sf|sf] */
1210         M_ADD(res.D_s.hi, res.D_s.lo, sf, sf);
1211         res.D_s.lo ^= sf;
1212         res.D_s.hi ^= sf;
1213
1214         /* properly add seconds: res <-- res + [sx(lo)|lo] */
1215         p2 = (uint32_t)-(lo < 0);
1216         p1 = (uint32_t)lo;
1217         M_ADD(res.D_s.hi, res.D_s.lo, p2, p1);
1218         return res;
1219 }
1220 #endif
1221
1222 /*
1223  *---------------------------------------------------------------------
1224  * Merge a number of days and a number of seconds into seconds,
1225  * expressed in 64 bits to avoid overflow.
1226  *---------------------------------------------------------------------
1227  */
1228 vint64
1229 ntpcal_dayjoin(
1230         int32_t days,
1231         int32_t secs
1232         )
1233 {
1234         vint64 res;
1235
1236 #   if defined(HAVE_INT64)
1237
1238         res.q_s  = days;
1239         res.q_s *= SECSPERDAY;
1240         res.q_s += secs;
1241
1242 #   else
1243
1244         res = _dwjoin(675, days, secs);
1245
1246 #   endif
1247
1248         return res;
1249 }
1250
1251 /*
1252  *---------------------------------------------------------------------
1253  * Merge a number of weeks and a number of seconds into seconds,
1254  * expressed in 64 bits to avoid overflow.
1255  *---------------------------------------------------------------------
1256  */
1257 vint64
1258 ntpcal_weekjoin(
1259         int32_t week,
1260         int32_t secs
1261         )
1262 {
1263         vint64 res;
1264
1265 #   if defined(HAVE_INT64)
1266
1267         res.q_s  = week;
1268         res.q_s *= SECSPERWEEK;
1269         res.q_s += secs;
1270
1271 #   else
1272
1273         res = _dwjoin(4725, week, secs);
1274
1275 #   endif
1276
1277         return res;
1278 }
1279
1280 /*
1281  *---------------------------------------------------------------------
1282  * get leap years since epoch in elapsed years
1283  *---------------------------------------------------------------------
1284  */
1285 int32_t
1286 ntpcal_leapyears_in_years(
1287         int32_t years
1288         )
1289 {
1290         /* We use the in-out-in algorithm here, using the one's
1291          * complement division trick for negative numbers. The chained
1292          * division sequence by 4/25/4 gives the compiler the chance to
1293          * get away with only one true division and doing shifts otherwise.
1294          */
1295
1296         uint32_t sf32, sum, uyear;
1297
1298         sf32  = int32_sflag(years);
1299         uyear = (uint32_t)years;
1300         uyear ^= sf32;
1301
1302         sum  = (uyear /=  4u);  /*   4yr rule --> IN  */
1303         sum -= (uyear /= 25u);  /* 100yr rule --> OUT */
1304         sum += (uyear /=  4u);  /* 400yr rule --> IN  */
1305
1306         /* Thanks to the alternation of IN/OUT/IN we can do the sum
1307          * directly and have a single one's complement operation
1308          * here. (Only if the years are negative, of course.) Otherwise
1309          * the one's complement would have to be done when
1310          * adding/subtracting the terms.
1311          */
1312         return uint32_2cpl_to_int32(sf32 ^ sum);
1313 }
1314
1315 /*
1316  *---------------------------------------------------------------------
1317  * Convert elapsed years in Era into elapsed days in Era.
1318  *---------------------------------------------------------------------
1319  */
1320 int32_t
1321 ntpcal_days_in_years(
1322         int32_t years
1323         )
1324 {
1325         return years * DAYSPERYEAR + ntpcal_leapyears_in_years(years);
1326 }
1327
1328 /*
1329  *---------------------------------------------------------------------
1330  * Convert a number of elapsed month in a year into elapsed days in year.
1331  *
1332  * The month will be normalized, and 'res.hi' will contain the
1333  * excessive years that must be considered when converting the years,
1334  * while 'res.lo' will contain the number of elapsed days since start
1335  * of the year.
1336  *
1337  * This code uses the shifted-month-approach to convert month to days,
1338  * because then there is no need to have explicit leap year
1339  * information.  The slight disadvantage is that for most month values
1340  * the result is a negative value, and the year excess is one; the
1341  * conversion is then simply based on the start of the following year.
1342  *---------------------------------------------------------------------
1343  */
1344 ntpcal_split
1345 ntpcal_days_in_months(
1346         int32_t m
1347         )
1348 {
1349         ntpcal_split res;
1350
1351         /* Add ten months with proper year adjustment. */
1352         if (m < 2) {
1353             res.lo  = m + 10;
1354             res.hi  = 0;
1355         } else {
1356             res.lo  = m - 2;
1357             res.hi  = 1;
1358         }
1359
1360         /* Possibly normalise by floor division. This does not hapen for
1361          * input in normal range. */
1362         if (res.lo < 0 || res.lo >= 12) {
1363                 uint32_t mu, Q, sf32;
1364                 sf32 = int32_sflag(res.lo);
1365                 mu   = (uint32_t)res.lo;
1366                 Q    = sf32 ^ ((sf32 ^ mu) / 12u);
1367
1368                 res.hi += uint32_2cpl_to_int32(Q);
1369                 res.lo  = mu - Q * 12u;
1370         }
1371
1372         /* Get cummulated days in year with unshift. Use the fractional
1373          * interpolation with smallest possible power of two in the
1374          * divider.
1375          */
1376         res.lo = ((res.lo * 979 + 16) >> 5) - 306;
1377
1378         return res;
1379 }
1380
1381 /*
1382  *---------------------------------------------------------------------
1383  * Convert ELAPSED years/months/days of gregorian calendar to elapsed
1384  * days in Gregorian epoch.
1385  *
1386  * If you want to convert years and days-of-year, just give a month of
1387  * zero.
1388  *---------------------------------------------------------------------
1389  */
1390 int32_t
1391 ntpcal_edate_to_eradays(
1392         int32_t years,
1393         int32_t mons,
1394         int32_t mdays
1395         )
1396 {
1397         ntpcal_split tmp;
1398         int32_t      res;
1399
1400         if (mons) {
1401                 tmp = ntpcal_days_in_months(mons);
1402                 res = ntpcal_days_in_years(years + tmp.hi) + tmp.lo;
1403         } else
1404                 res = ntpcal_days_in_years(years);
1405         res += mdays;
1406
1407         return res;
1408 }
1409
1410 /*
1411  *---------------------------------------------------------------------
1412  * Convert ELAPSED years/months/days of gregorian calendar to elapsed
1413  * days in year.
1414  *
1415  * Note: This will give the true difference to the start of the given
1416  * year, even if months & days are off-scale.
1417  *---------------------------------------------------------------------
1418  */
1419 int32_t
1420 ntpcal_edate_to_yeardays(
1421         int32_t years,
1422         int32_t mons,
1423         int32_t mdays
1424         )
1425 {
1426         ntpcal_split tmp;
1427
1428         if (0 <= mons && mons < 12) {
1429                 if (mons >= 2)
1430                         mdays -= 2 - is_leapyear(years+1);
1431                 mdays += (489 * mons + 8) >> 4;
1432         } else {
1433                 tmp = ntpcal_days_in_months(mons);
1434                 mdays += tmp.lo
1435                        + ntpcal_days_in_years(years + tmp.hi)
1436                        - ntpcal_days_in_years(years);
1437         }
1438
1439         return mdays;
1440 }
1441
1442 /*
1443  *---------------------------------------------------------------------
1444  * Convert elapsed days and the hour/minute/second information into
1445  * total seconds.
1446  *
1447  * If 'isvalid' is not NULL, do a range check on the time specification
1448  * and tell if the time input is in the normal range, permitting for a
1449  * single leapsecond.
1450  *---------------------------------------------------------------------
1451  */
1452 int32_t
1453 ntpcal_etime_to_seconds(
1454         int32_t hours,
1455         int32_t minutes,
1456         int32_t seconds
1457         )
1458 {
1459         int32_t res;
1460
1461         res = (hours * MINSPERHR + minutes) * SECSPERMIN + seconds;
1462
1463         return res;
1464 }
1465
1466 /*
1467  *---------------------------------------------------------------------
1468  * Convert the date part of a 'struct tm' (that is, year, month,
1469  * day-of-month) into the RD of that day.
1470  *---------------------------------------------------------------------
1471  */
1472 int32_t
1473 ntpcal_tm_to_rd(
1474         const struct tm *utm
1475         )
1476 {
1477         return ntpcal_edate_to_eradays(utm->tm_year + 1899,
1478                                        utm->tm_mon,
1479                                        utm->tm_mday - 1) + 1;
1480 }
1481
1482 /*
1483  *---------------------------------------------------------------------
1484  * Convert the date part of a 'struct calendar' (that is, year, month,
1485  * day-of-month) into the RD of that day.
1486  *---------------------------------------------------------------------
1487  */
1488 int32_t
1489 ntpcal_date_to_rd(
1490         const struct calendar *jd
1491         )
1492 {
1493         return ntpcal_edate_to_eradays((int32_t)jd->year - 1,
1494                                        (int32_t)jd->month - 1,
1495                                        (int32_t)jd->monthday - 1) + 1;
1496 }
1497
1498 /*
1499  *---------------------------------------------------------------------
1500  * convert a year number to rata die of year start
1501  *---------------------------------------------------------------------
1502  */
1503 int32_t
1504 ntpcal_year_to_ystart(
1505         int32_t year
1506         )
1507 {
1508         return ntpcal_days_in_years(year - 1) + 1;
1509 }
1510
1511 /*
1512  *---------------------------------------------------------------------
1513  * For a given RD, get the RD of the associated year start,
1514  * that is, the RD of the last January,1st on or before that day.
1515  *---------------------------------------------------------------------
1516  */
1517 int32_t
1518 ntpcal_rd_to_ystart(
1519         int32_t rd
1520         )
1521 {
1522         /*
1523          * Rather simple exercise: split the day number into elapsed
1524          * years and elapsed days, then remove the elapsed days from the
1525          * input value. Nice'n sweet...
1526          */
1527         return rd - ntpcal_split_eradays(rd - 1, NULL).lo;
1528 }
1529
1530 /*
1531  *---------------------------------------------------------------------
1532  * For a given RD, get the RD of the associated month start.
1533  *---------------------------------------------------------------------
1534  */
1535 int32_t
1536 ntpcal_rd_to_mstart(
1537         int32_t rd
1538         )
1539 {
1540         ntpcal_split split;
1541         int          leaps;
1542
1543         split = ntpcal_split_eradays(rd - 1, &leaps);
1544         split = ntpcal_split_yeardays(split.lo, leaps);
1545
1546         return rd - split.lo;
1547 }
1548
1549 /*
1550  *---------------------------------------------------------------------
1551  * take a 'struct calendar' and get the seconds-of-day from it.
1552  *---------------------------------------------------------------------
1553  */
1554 int32_t
1555 ntpcal_date_to_daysec(
1556         const struct calendar *jd
1557         )
1558 {
1559         return ntpcal_etime_to_seconds(jd->hour, jd->minute,
1560                                        jd->second);
1561 }
1562
1563 /*
1564  *---------------------------------------------------------------------
1565  * take a 'struct tm' and get the seconds-of-day from it.
1566  *---------------------------------------------------------------------
1567  */
1568 int32_t
1569 ntpcal_tm_to_daysec(
1570         const struct tm *utm
1571         )
1572 {
1573         return ntpcal_etime_to_seconds(utm->tm_hour, utm->tm_min,
1574                                        utm->tm_sec);
1575 }
1576
1577 /*
1578  *---------------------------------------------------------------------
1579  * take a 'struct calendar' and convert it to a 'time_t'
1580  *---------------------------------------------------------------------
1581  */
1582 time_t
1583 ntpcal_date_to_time(
1584         const struct calendar *jd
1585         )
1586 {
1587         vint64  join;
1588         int32_t days, secs;
1589
1590         days = ntpcal_date_to_rd(jd) - DAY_UNIX_STARTS;
1591         secs = ntpcal_date_to_daysec(jd);
1592         join = ntpcal_dayjoin(days, secs);
1593
1594         return vint64_to_time(&join);
1595 }
1596
1597
1598 /*
1599  * ====================================================================
1600  *
1601  * extended and unchecked variants of caljulian/caltontp
1602  *
1603  * ====================================================================
1604  */
1605 int
1606 ntpcal_ntp64_to_date(
1607         struct calendar *jd,
1608         const vint64    *ntp
1609         )
1610 {
1611         ntpcal_split ds;
1612
1613         ds = ntpcal_daysplit(ntp);
1614         ds.hi += ntpcal_daysec_to_date(jd, ds.lo);
1615
1616         return ntpcal_rd_to_date(jd, ds.hi + DAY_NTP_STARTS);
1617 }
1618
1619 int
1620 ntpcal_ntp_to_date(
1621         struct calendar *jd,
1622         uint32_t         ntp,
1623         const time_t    *piv
1624         )
1625 {
1626         vint64  ntp64;
1627
1628         /*
1629          * Unfold ntp time around current time into NTP domain. Split
1630          * into days and seconds, shift days into CE domain and
1631          * process the parts.
1632          */
1633         ntp64 = ntpcal_ntp_to_ntp(ntp, piv);
1634         return ntpcal_ntp64_to_date(jd, &ntp64);
1635 }
1636
1637
1638 vint64
1639 ntpcal_date_to_ntp64(
1640         const struct calendar *jd
1641         )
1642 {
1643         /*
1644          * Convert date to NTP. Ignore yearday, use d/m/y only.
1645          */
1646         return ntpcal_dayjoin(ntpcal_date_to_rd(jd) - DAY_NTP_STARTS,
1647                               ntpcal_date_to_daysec(jd));
1648 }
1649
1650
1651 uint32_t
1652 ntpcal_date_to_ntp(
1653         const struct calendar *jd
1654         )
1655 {
1656         /*
1657          * Get lower half of 64bit NTP timestamp from date/time.
1658          */
1659         return ntpcal_date_to_ntp64(jd).d_s.lo;
1660 }
1661
1662
1663
1664 /*
1665  * ====================================================================
1666  *
1667  * day-of-week calculations
1668  *
1669  * ====================================================================
1670  */
1671 /*
1672  * Given a RataDie and a day-of-week, calculate a RDN that is reater-than,
1673  * greater-or equal, closest, less-or-equal or less-than the given RDN
1674  * and denotes the given day-of-week
1675  */
1676 int32_t
1677 ntpcal_weekday_gt(
1678         int32_t rdn,
1679         int32_t dow
1680         )
1681 {
1682         return ntpcal_periodic_extend(rdn+1, dow, 7);
1683 }
1684
1685 int32_t
1686 ntpcal_weekday_ge(
1687         int32_t rdn,
1688         int32_t dow
1689         )
1690 {
1691         return ntpcal_periodic_extend(rdn, dow, 7);
1692 }
1693
1694 int32_t
1695 ntpcal_weekday_close(
1696         int32_t rdn,
1697         int32_t dow
1698         )
1699 {
1700         return ntpcal_periodic_extend(rdn-3, dow, 7);
1701 }
1702
1703 int32_t
1704 ntpcal_weekday_le(
1705         int32_t rdn,
1706         int32_t dow
1707         )
1708 {
1709         return ntpcal_periodic_extend(rdn, dow, -7);
1710 }
1711
1712 int32_t
1713 ntpcal_weekday_lt(
1714         int32_t rdn,
1715         int32_t dow
1716         )
1717 {
1718         return ntpcal_periodic_extend(rdn-1, dow, -7);
1719 }
1720
1721 /*
1722  * ====================================================================
1723  *
1724  * ISO week-calendar conversions
1725  *
1726  * The ISO8601 calendar defines a calendar of years, weeks and weekdays.
1727  * It is related to the Gregorian calendar, and a ISO year starts at the
1728  * Monday closest to Jan,1st of the corresponding Gregorian year.  A ISO
1729  * calendar year has always 52 or 53 weeks, and like the Grogrian
1730  * calendar the ISO8601 calendar repeats itself every 400 years, or
1731  * 146097 days, or 20871 weeks.
1732  *
1733  * While it is possible to write ISO calendar functions based on the
1734  * Gregorian calendar functions, the following implementation takes a
1735  * different approach, based directly on years and weeks.
1736  *
1737  * Analysis of the tabulated data shows that it is not possible to
1738  * interpolate from years to weeks over a full 400 year range; cyclic
1739  * shifts over 400 years do not provide a solution here. But it *is*
1740  * possible to interpolate over every single century of the 400-year
1741  * cycle. (The centennial leap year rule seems to be the culprit here.)
1742  *
1743  * It can be shown that a conversion from years to weeks can be done
1744  * using a linear transformation of the form
1745  *
1746  *   w = floor( y * a + b )
1747  *
1748  * where the slope a must hold to
1749  *
1750  *  52.1780821918 <= a < 52.1791044776
1751  *
1752  * and b must be chosen according to the selected slope and the number
1753  * of the century in a 400-year period.
1754  *
1755  * The inverse calculation can also be done in this way. Careful scaling
1756  * provides an unlimited set of integer coefficients a,k,b that enable
1757  * us to write the calulation in the form
1758  *
1759  *   w = (y * a  + b ) / k
1760  *   y = (w * a' + b') / k'
1761  *
1762  * In this implementation the values of k and k' are chosen to be the
1763  * smallest possible powers of two, so the division can be implemented
1764  * as shifts if the optimiser chooses to do so.
1765  *
1766  * ====================================================================
1767  */
1768
1769 /*
1770  * Given a number of elapsed (ISO-)years since the begin of the
1771  * christian era, return the number of elapsed weeks corresponding to
1772  * the number of years.
1773  */
1774 int32_t
1775 isocal_weeks_in_years(
1776         int32_t years
1777         )
1778 {
1779         /*
1780          * use: w = (y * 53431 + b[c]) / 1024 as interpolation
1781          */
1782         static const uint16_t bctab[4] = { 157, 449, 597, 889 };
1783
1784         int32_t  cs, cw;
1785         uint32_t cc, ci, yu, sf32;
1786
1787         sf32 = int32_sflag(years);
1788         yu   = (uint32_t)years;
1789
1790         /* split off centuries, using floor division */
1791         cc  = sf32 ^ ((sf32 ^ yu) / 100u);
1792         yu -= cc * 100u;
1793
1794         /* calculate century cycles shift and cycle index:
1795          * Assuming a century is 5217 weeks, we have to add a cycle
1796          * shift that is 3 for every 4 centuries, because 3 of the four
1797          * centuries have 5218 weeks. So '(cc*3 + 1) / 4' is the actual
1798          * correction, and the second century is the defective one.
1799          *
1800          * Needs floor division by 4, which is done with masking and
1801          * shifting.
1802          */
1803         ci = cc * 3u + 1;
1804         cs = uint32_2cpl_to_int32(sf32 ^ ((sf32 ^ ci) >> 2));
1805         ci = ci & 3u;
1806
1807         /* Get weeks in century. Can use plain division here as all ops
1808          * are >= 0,  and let the compiler sort out the possible
1809          * optimisations.
1810          */
1811         cw = (yu * 53431u + bctab[ci]) / 1024u;
1812
1813         return uint32_2cpl_to_int32(cc) * 5217 + cs + cw;
1814 }
1815
1816 /*
1817  * Given a number of elapsed weeks since the begin of the christian
1818  * era, split this number into the number of elapsed years in res.hi
1819  * and the excessive number of weeks in res.lo. (That is, res.lo is
1820  * the number of elapsed weeks in the remaining partial year.)
1821  */
1822 ntpcal_split
1823 isocal_split_eraweeks(
1824         int32_t weeks
1825         )
1826 {
1827         /*
1828          * use: y = (w * 157 + b[c]) / 8192 as interpolation
1829          */
1830
1831         static const uint16_t bctab[4] = { 85, 130, 17, 62 };
1832
1833         ntpcal_split res;
1834         int32_t  cc, ci;
1835         uint32_t sw, cy, Q;
1836
1837         /* Use two fast cycle-split divisions again. Herew e want to
1838          * execute '(weeks * 4 + 2) /% 20871' under floor division rules
1839          * in the first step.
1840          *
1841          * This is of course (again) susceptible to internal overflow if
1842          * coded directly in 32bit. And again we use 64bit division on
1843          * a 64bit target and exact division after calculating the
1844          * remainder first on a 32bit target. With the smaller divider,
1845          * that's even a bit neater.
1846          */
1847 #   if defined(HAVE_64BITREGS)
1848
1849         /* Full floor division with 64bit values. */
1850         uint64_t sf64, sw64;
1851         sf64 = (uint64_t)-(weeks < 0);
1852         sw64 = ((uint64_t)weeks << 2) | 2u;
1853         Q    = (uint32_t)(sf64 ^ ((sf64 ^ sw64) / GREGORIAN_CYCLE_WEEKS));
1854         sw   = (uint32_t)(sw64 - Q * GREGORIAN_CYCLE_WEEKS);
1855
1856 #   else
1857
1858         /* Exact division after calculating the remainder via partial
1859          * reduction by digit sum.
1860          * (-2^33) % 20871     --> 5491      : the sign bit value
1861          * ( 2^20) % 20871     --> 5026      : the upper digit value
1862          * modinv(20871, 2^32) --> 330081335 : the inverse
1863          */
1864         uint32_t ux = ((uint32_t)weeks << 2) | 2;
1865         sw  = (weeks < 0) ? 5491u : 0u;           /* sign dgt */
1866         sw += ((weeks >> 18) & 0x01FFFu) * 5026u; /* hi dgt (src!) */
1867         sw += (ux & 0xFFFFFu);                    /* lo dgt */
1868         sw %= GREGORIAN_CYCLE_WEEKS;              /* full reduction */
1869         Q   = (ux  - sw) * 330081335u;            /* exact div */
1870
1871 #   endif
1872
1873         ci  = Q & 3u;
1874         cc  = uint32_2cpl_to_int32(Q);
1875
1876         /* Split off years; sw >= 0 here! The scaled weeks in the years
1877          * are scaled up by 157 afterwards.
1878          */
1879         sw  = (sw / 4u) * 157u + bctab[ci];
1880         cy  = sw / 8192u;       /* sw >> 13 , let the compiler sort it out */
1881         sw  = sw % 8192u;       /* sw & 8191, let the compiler sort it out */
1882
1883         /* assemble elapsed years and downscale the elapsed weeks in
1884          * the year.
1885          */
1886         res.hi = 100*cc + cy;
1887         res.lo = sw / 157u;
1888
1889         return res;
1890 }
1891
1892 /*
1893  * Given a second in the NTP time scale and a pivot, expand the NTP
1894  * time stamp around the pivot and convert into an ISO calendar time
1895  * stamp.
1896  */
1897 int
1898 isocal_ntp64_to_date(
1899         struct isodate *id,
1900         const vint64   *ntp
1901         )
1902 {
1903         ntpcal_split ds;
1904         int32_t      ts[3];
1905         uint32_t     uw, ud, sf32;
1906
1907         /*
1908          * Split NTP time into days and seconds, shift days into CE
1909          * domain and process the parts.
1910          */
1911         ds = ntpcal_daysplit(ntp);
1912
1913         /* split time part */
1914         ds.hi += priv_timesplit(ts, ds.lo);
1915         id->hour   = (uint8_t)ts[0];
1916         id->minute = (uint8_t)ts[1];
1917         id->second = (uint8_t)ts[2];
1918
1919         /* split days into days and weeks, using floor division in unsigned */
1920         ds.hi += DAY_NTP_STARTS - 1; /* shift from NTP to RDN */
1921         sf32 = int32_sflag(ds.hi);
1922         ud   = (uint32_t)ds.hi;
1923         uw   = sf32 ^ ((sf32 ^ ud) / DAYSPERWEEK);
1924         ud  -= uw * DAYSPERWEEK;
1925
1926         ds.hi = uint32_2cpl_to_int32(uw);
1927         ds.lo = ud;
1928
1929         id->weekday = (uint8_t)ds.lo + 1;       /* weekday result    */
1930
1931         /* get year and week in year */
1932         ds = isocal_split_eraweeks(ds.hi);      /* elapsed years&week*/
1933         id->year = (uint16_t)ds.hi + 1;         /* shift to current  */
1934         id->week = (uint8_t )ds.lo + 1;
1935
1936         return (ds.hi >= 0 && ds.hi < 0x0000FFFF);
1937 }
1938
1939 int
1940 isocal_ntp_to_date(
1941         struct isodate *id,
1942         uint32_t        ntp,
1943         const time_t   *piv
1944         )
1945 {
1946         vint64  ntp64;
1947
1948         /*
1949          * Unfold ntp time around current time into NTP domain, then
1950          * convert the full time stamp.
1951          */
1952         ntp64 = ntpcal_ntp_to_ntp(ntp, piv);
1953         return isocal_ntp64_to_date(id, &ntp64);
1954 }
1955
1956 /*
1957  * Convert a ISO date spec into a second in the NTP time scale,
1958  * properly truncated to 32 bit.
1959  */
1960 vint64
1961 isocal_date_to_ntp64(
1962         const struct isodate *id
1963         )
1964 {
1965         int32_t weeks, days, secs;
1966
1967         weeks = isocal_weeks_in_years((int32_t)id->year - 1)
1968               + (int32_t)id->week - 1;
1969         days = weeks * 7 + (int32_t)id->weekday;
1970         /* days is RDN of ISO date now */
1971         secs = ntpcal_etime_to_seconds(id->hour, id->minute, id->second);
1972
1973         return ntpcal_dayjoin(days - DAY_NTP_STARTS, secs);
1974 }
1975
1976 uint32_t
1977 isocal_date_to_ntp(
1978         const struct isodate *id
1979         )
1980 {
1981         /*
1982          * Get lower half of 64bit NTP timestamp from date/time.
1983          */
1984         return isocal_date_to_ntp64(id).d_s.lo;
1985 }
1986
1987 /*
1988  * ====================================================================
1989  * 'basedate' support functions
1990  * ====================================================================
1991  */
1992
1993 static int32_t s_baseday = NTP_TO_UNIX_DAYS;
1994 static int32_t s_gpsweek = 0;
1995
1996 int32_t
1997 basedate_eval_buildstamp(void)
1998 {
1999         struct calendar jd;
2000         int32_t         ed;
2001
2002         if (!ntpcal_get_build_date(&jd))
2003                 return NTP_TO_UNIX_DAYS;
2004
2005         /* The time zone of the build stamp is unspecified; we remove
2006          * one day to provide a certain slack. And in case somebody
2007          * fiddled with the system clock, we make sure we do not go
2008          * before the UNIX epoch (1970-01-01). It's probably not possible
2009          * to do this to the clock on most systems, but there are other
2010          * ways to tweak the build stamp.
2011          */
2012         jd.monthday -= 1;
2013         ed = ntpcal_date_to_rd(&jd) - DAY_NTP_STARTS;
2014         return (ed < NTP_TO_UNIX_DAYS) ? NTP_TO_UNIX_DAYS : ed;
2015 }
2016
2017 int32_t
2018 basedate_eval_string(
2019         const char * str
2020         )
2021 {
2022         u_short y,m,d;
2023         u_long  ned;
2024         int     rc, nc;
2025         size_t  sl;
2026
2027         sl = strlen(str);
2028         rc = sscanf(str, "%4hu-%2hu-%2hu%n", &y, &m, &d, &nc);
2029         if (rc == 3 && (size_t)nc == sl) {
2030                 if (m >= 1 && m <= 12 && d >= 1 && d <= 31)
2031                         return ntpcal_edate_to_eradays(y-1, m-1, d)
2032                             - DAY_NTP_STARTS;
2033                 goto buildstamp;
2034         }
2035
2036         rc = sscanf(str, "%lu%n", &ned, &nc);
2037         if (rc == 1 && (size_t)nc == sl) {
2038                 if (ned <= INT32_MAX)
2039                         return (int32_t)ned;
2040                 goto buildstamp;
2041         }
2042
2043   buildstamp:
2044         msyslog(LOG_WARNING,
2045                 "basedate string \"%s\" invalid, build date substituted!",
2046                 str);
2047         return basedate_eval_buildstamp();
2048 }
2049
2050 uint32_t
2051 basedate_get_day(void)
2052 {
2053         return s_baseday;
2054 }
2055
2056 int32_t
2057 basedate_set_day(
2058         int32_t day
2059         )
2060 {
2061         struct calendar jd;
2062         int32_t         retv;
2063
2064         /* set NTP base date for NTP era unfolding */
2065         if (day < NTP_TO_UNIX_DAYS) {
2066                 msyslog(LOG_WARNING,
2067                         "baseday_set_day: invalid day (%lu), UNIX epoch substituted",
2068                         (unsigned long)day);
2069                 day = NTP_TO_UNIX_DAYS;
2070         }
2071         retv = s_baseday;
2072         s_baseday = day;
2073         ntpcal_rd_to_date(&jd, day + DAY_NTP_STARTS);
2074         msyslog(LOG_INFO, "basedate set to %04hu-%02hu-%02hu",
2075                 jd.year, (u_short)jd.month, (u_short)jd.monthday);
2076
2077         /* set GPS base week for GPS week unfolding */
2078         day = ntpcal_weekday_ge(day + DAY_NTP_STARTS, CAL_SUNDAY)
2079             - DAY_NTP_STARTS;
2080         if (day < NTP_TO_GPS_DAYS)
2081             day = NTP_TO_GPS_DAYS;
2082         s_gpsweek = (day - NTP_TO_GPS_DAYS) / DAYSPERWEEK;
2083         ntpcal_rd_to_date(&jd, day + DAY_NTP_STARTS);
2084         msyslog(LOG_INFO, "gps base set to %04hu-%02hu-%02hu (week %d)",
2085                 jd.year, (u_short)jd.month, (u_short)jd.monthday, s_gpsweek);
2086
2087         return retv;
2088 }
2089
2090 time_t
2091 basedate_get_eracenter(void)
2092 {
2093         time_t retv;
2094         retv  = (time_t)(s_baseday - NTP_TO_UNIX_DAYS);
2095         retv *= SECSPERDAY;
2096         retv += (UINT32_C(1) << 31);
2097         return retv;
2098 }
2099
2100 time_t
2101 basedate_get_erabase(void)
2102 {
2103         time_t retv;
2104         retv  = (time_t)(s_baseday - NTP_TO_UNIX_DAYS);
2105         retv *= SECSPERDAY;
2106         return retv;
2107 }
2108
2109 uint32_t
2110 basedate_get_gpsweek(void)
2111 {
2112     return s_gpsweek;
2113 }
2114
2115 uint32_t
2116 basedate_expand_gpsweek(
2117     unsigned short weekno
2118     )
2119 {
2120     /* We do a fast modulus expansion here. Since all quantities are
2121      * unsigned and we cannot go before the start of the GPS epoch
2122      * anyway, and since the truncated GPS week number is 10 bit, the
2123      * expansion becomes a simple sub/and/add sequence.
2124      */
2125     #if GPSWEEKS != 1024
2126     # error GPSWEEKS defined wrong -- should be 1024!
2127     #endif
2128
2129     uint32_t diff;
2130     diff = ((uint32_t)weekno - s_gpsweek) & (GPSWEEKS - 1);
2131     return s_gpsweek + diff;
2132 }
2133
2134 /*
2135  * ====================================================================
2136  * misc. helpers
2137  * ====================================================================
2138  */
2139
2140 /* --------------------------------------------------------------------
2141  * reconstruct the centrury from a truncated date and a day-of-week
2142  *
2143  * Given a date with truncated year (2-digit, 0..99) and a day-of-week
2144  * from 1(Mon) to 7(Sun), recover the full year between 1900AD and 2300AD.
2145  */
2146 int32_t
2147 ntpcal_expand_century(
2148         uint32_t y,
2149         uint32_t m,
2150         uint32_t d,
2151         uint32_t wd)
2152 {
2153         /* This algorithm is short but tricky... It's related to
2154          * Zeller's congruence, partially done backwards.
2155          *
2156          * A few facts to remember:
2157          *  1) The Gregorian calendar has a cycle of 400 years.
2158          *  2) The weekday of the 1st day of a century shifts by 5 days
2159          *     during a great cycle.
2160          *  3) For calendar math, a century starts with the 1st year,
2161          *     which is year 1, !not! zero.
2162          *
2163          * So we start with taking the weekday difference (mod 7)
2164          * between the truncated date (which is taken as an absolute
2165          * date in the 1st century in the proleptic calendar) and the
2166          * weekday given.
2167          *
2168          * When dividing this residual by 5, we obtain the number of
2169          * centuries to add to the base. But since the residual is (mod
2170          * 7), we have to make this an exact division by multiplication
2171          * with the modular inverse of 5 (mod 7), which is 3:
2172          *    3*5 === 1 (mod 7).
2173          *
2174          * If this yields a result of 4/5/6, the given date/day-of-week
2175          * combination is impossible, and we return zero as resulting
2176          * year to indicate failure.
2177          *
2178          * Then we remap the century to the range starting with year
2179          * 1900.
2180          */
2181
2182         uint32_t c;
2183
2184         /* check basic constraints */
2185         if ((y >= 100u) || (--m >= 12u) || (--d >= 31u))
2186                 return 0;
2187
2188         if ((m += 10u) >= 12u)          /* shift base to prev. March,1st */
2189                 m -= 12u;
2190         else if (--y >= 100u)
2191                 y += 100u;
2192         d += y + (y >> 2) + 2u;         /* year share */
2193         d += (m * 83u + 16u) >> 5;      /* month share */
2194
2195         /* get (wd - d), shifted to positive value, and multiply with
2196          * 3(mod 7). (Exact division, see to comment)
2197          * Note: 1) d <= 184 at this point.
2198          *       2) 252 % 7 == 0, but 'wd' is off by one since we did
2199          *          '--d' above, so we add just 251 here!
2200          */
2201         c = u32mod7(3 * (251u + wd - d));
2202         if (c > 3u)
2203                 return 0;
2204
2205         if ((m > 9u) && (++y >= 100u)) {/* undo base shift */
2206                 y -= 100u;
2207                 c = (c + 1) & 3u;
2208         }
2209         y += (c * 100u);                /* combine into 1st cycle */
2210         y += (y < 300u) ? 2000 : 1600;  /* map to destination era */
2211         return (int)y;
2212 }
2213
2214 char *
2215 ntpcal_iso8601std(
2216         char *          buf,
2217         size_t          len,
2218         TcCivilDate *   cdp
2219         )
2220 {
2221         if (!buf) {
2222                 LIB_GETBUF(buf);
2223                 len = LIB_BUFLENGTH;
2224         }
2225         if (len) {
2226                 len = snprintf(buf, len, "%04u-%02u-%02uT%02u:%02u:%02u",
2227                                cdp->year, cdp->month, cdp->monthday,
2228                                cdp->hour, cdp->minute, cdp->second);
2229                 if (len < 0)
2230                         *buf = '\0';
2231         }
2232         return buf;
2233 }
2234
2235 /* -*-EOF-*- */