DST-switch-aware getter，用于获取当天当地时间午夜的 UNIX 时间戳

Question

（语言/API：标准 C 89 库和/或 POSIX）

可能是一个微不足道的问题，但我有一种感觉，我错过了一些东西。

我需要实现这个函数：

time_t get_local_midnight_timestamp(time_t ts);

也就是说，我们获取任意时间戳（例如，去年的时间戳），并将其返回到当天午夜。

问题是该功能必须了解 DST 切换和 DST 规则更改（例如 DST 取消和/或扩展）。

该功能还必须面向未来，并应对奇怪的 TZ 变化（例如时区提前 30 分钟等）。

（我需要所有这些的原因是我需要实现对一些旧统计数据的查找。）

据我所知，将 struct tm 时间字段清零的天真的方法行不通 - 正是因为DST 内容（看起来在 DST 更改日有两个本地午夜 time_t 时间戳）。

请为我指出正确的方向...

我怀疑它是否可以用标准 C 89 来完成，因此 POSIX 特定的解决方案是可以接受的。如果不是 POSIX，那么 Debian 特定的东西会做...

更新： 另外：有些东西告诉我，我还应该考虑闰秒。也许我应该考虑尝试直接使用 Tz 数据库...（这相当悲伤 - 所以对于如此小的任务来说，有很多/感知/开销。）...或者不是 - 似乎 libc 应该使用它，所以也许我只是做错了...

更新 2： 这就是为什么我认为天真的解决方案不起作用：

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

int main()
{
  struct tm date_tm;
  time_t date_start = 1301173200; /* Sunday 27 March 2011 0:00:00 AM MSK */
  time_t midnight = 0;
  char buf1[256];
  char buf2[256];
  int i = 0;

  for (i = 0; i < 4 * 60 * 60; i += 60 * 60)
  {
    time_t date = date_start + i;
    localtime_r(&date, &date_tm);

    strftime(buf1, 256, "%c %Z", &date_tm);

    date_tm.tm_sec = 0;
    date_tm.tm_min = 0;
    date_tm.tm_hour = 0;

    midnight = mktime(&date_tm);
    strftime(buf2, 256, "%c %Z", &date_tm);

    printf("%d : %s -> %d : %s\n", (int)date, buf1, (int)midnight, buf2);
  }
}

输出（本地时间是我运行此命令时的 MSD）：

$ gcc time.c && ./a.out
1301173200 : Sun Mar 27 00:00:00 2011 MSK -> 1301173200 : Sun Mar 27 00:00:00 2011 MSK
1301176800 : Sun Mar 27 01:00:00 2011 MSK -> 1301173200 : Sun Mar 27 00:00:00 2011 MSK
1301180400 : Sun Mar 27 03:00:00 2011 MSD -> 1301169600 : Sat Mar 26 23:00:00 2011 MSK
1301184000 : Sun Mar 27 04:00:00 2011 MSD -> 1301169600 : Sat Mar 26 23:00:00 2011 MSK

如您所见，两个午夜。

Answer 1

我将 TZ 环境变量设置为“Europe/Moscow”来运行您的代码，并且能够重现您的输出。我认为发生的事情是这样的：

在前两行，一切都很好。然后我们“向前冲”，凌晨 2 点变成了凌晨 3 点。让我们使用 gdb 在进入 mktime 时中断，看看每次它的参数是什么：

hour mday mon year wday yday isdst gmtoff tm_zone
   0   27   2  111    0   85     0  10800     MSK
   0   27   2  111    0   85     0  10800     MSK
   0   27   2  111    0   85     1  14400     MSD
   0   27   2  111    0   85     1  14400     MSD

那么发生了什么？您的代码每次都将小时设置为 0，但这是 DST 切换后的问题，因为不可能的事情发生了：就一天中的时间而言，现在是 DST 切换“之前”，但现在已设置 isdst 和 gmtoff增加了一小时。通过修改时间，您“创建”了午夜时间，但启用了夏令时，这基本上是无效的。

您现在可能想知道，我们怎样才能摆脱困境？不要绝望！ 当您手动调整 tm_hour 字段时，只需将 tm_isdst 设置为 -1 即可承认您不再知道 DST 状态。这个特殊值记录在 man localtime 中，表示 DST 状态“不可用”。所以计算机会解决这个问题，一切都会正常工作。

这是我的代码补丁：

date_tm.tm_hour = 0;
+ date_tm.tm_isdst = -1; /* we no longer know if it's DST or not */

现在我得到这个输出，我希望是你想要的：

$ TZ='Europe/Moscow' ./a.out
1301173200 : Sun Mar 27 00:00:00 2011 MSK -> 1301173200 : Sun Mar 27 00:00:00 2011 MSK
1301176800 : Sun Mar 27 01:00:00 2011 MSK -> 1301173200 : Sun Mar 27 00:00:00 2011 MSK
1301180400 : Sun Mar 27 03:00:00 2011 MSD -> 1301173200 : Sun Mar 27 00:00:00 2011 MSK
1301184000 : Sun Mar 27 04:00:00 2011 MSD -> 1301173200 : Sun Mar 27 00:00:00 2011 MSK