vm: fix a null dereference on out-of-memory
[minix.git] / lib / libc / time / Theory
blob605a62a5912eacef3315ac6f143a499c6db5cbd0
1 #       $NetBSD: Theory,v 1.9 2009/12/31 22:49:15 mlelstv Exp $
2 @(#)Theory      8.3
3 This file is in the public domain, so clarified as of
4 2009-05-17 by Arthur David Olson.
6 ----- Outline -----
8         Time and date functions
9         Names of time zone regions
10         Time zone abbreviations
11         Calendrical issues
12         Time and time zones on Mars
14 ----- Time and date functions -----
16 These time and date functions are upwards compatible with POSIX,
17 an international standard for UNIX-like systems.
18 As of this writing, the current edition of POSIX is:
20   Standard for Information technology
21   -- Portable Operating System Interface (POSIX (R))
22   -- System Interfaces
23   IEEE Std 1003.1, 2004 Edition
24   <http://www.opengroup.org/online-pubs?DOC=7999959899>
25   <http://www.opengroup.org/pubs/catalog/t041.htm>
27 POSIX has the following properties and limitations.
29 *       In POSIX, time display in a process is controlled by the
30         environment variable TZ.  Unfortunately, the POSIX TZ string takes
31         a form that is hard to describe and is error-prone in practice.
32         Also, POSIX TZ strings can't deal with other (for example, Israeli)
33         daylight saving time rules, or situations where more than two
34         time zone abbreviations are used in an area.
36         The POSIX TZ string takes the following form:
38                 stdoffset[dst[offset],date[/time],date[/time]]
40         where:
42         std and dst
43                 are 3 or more characters specifying the standard
44                 and daylight saving time (DST) zone names.
45                 Starting with POSIX.1-2001, std and dst may also be
46                 in a quoted form like "<UTC+10>"; this allows
47                 "+" and "-" in the names.
48         offset
49                 is of the form `[-]hh:[mm[:ss]]' and specifies the
50                 offset west of UTC.  The default DST offset is one hour
51                 ahead of standard time.
52         date[/time],date[/time]
53                 specifies the beginning and end of DST.  If this is absent,
54                 the system supplies its own rules for DST, and these can
55                 differ from year to year; typically US DST rules are used.
56         time
57                 takes the form `hh:[mm[:ss]]' and defaults to 02:00.
58         date
59                 takes one of the following forms:
60                 Jn (1<=n<=365)
61                         origin-1 day number not counting February 29
62                 n (0<=n<=365)
63                         origin-0 day number counting February 29 if present
64                 Mm.n.d (0[Sunday]<=d<=6[Saturday], 1<=n<=5, 1<=m<=12)
65                         for the dth day of week n of month m of the year,
66                         where week 1 is the first week in which day d appears,
67                         and `5' stands for the last week in which day d appears
68                         (which may be either the 4th or 5th week).
70         Here is an example POSIX TZ string, for US Pacific time using rules
71         appropriate from 1987 through 2006:
73                 TZ='PST8PDT,M4.1.0/02:00,M10.5.0/02:00'
75         This POSIX TZ string is hard to remember, and mishandles time stamps
76         before 1987 and after 2006.  With this package you can use this
77         instead:
79                 TZ='America/Los_Angeles'
81 *       POSIX does not define the exact meaning of TZ values like "EST5EDT".
82         Typically the current US DST rules are used to interpret such values,
83         but this means that the US DST rules are compiled into each program
84         that does time conversion.  This means that when US time conversion
85         rules change (as in the United States in 1987), all programs that
86         do time conversion must be recompiled to ensure proper results.
88 *       In POSIX, there's no tamper-proof way for a process to learn the
89         system's best idea of local wall clock.  (This is important for
90         applications that an administrator wants used only at certain times--
91         without regard to whether the user has fiddled the "TZ" environment
92         variable.  While an administrator can "do everything in UTC" to get
93         around the problem, doing so is inconvenient and precludes handling
94         daylight saving time shifts--as might be required to limit phone
95         calls to off-peak hours.)
97 *       POSIX requires that systems ignore leap seconds.
99 These are the extensions that have been made to the POSIX functions:
101 *       The "TZ" environment variable is used in generating the name of a file
102         from which time zone information is read (or is interpreted a la
103         POSIX); "TZ" is no longer constrained to be a three-letter time zone
104         name followed by a number of hours and an optional three-letter
105         daylight time zone name.  The daylight saving time rules to be used
106         for a particular time zone are encoded in the time zone file;
107         the format of the file allows U.S., Australian, and other rules to be
108         encoded, and allows for situations where more than two time zone
109         abbreviations are used.
111         It was recognized that allowing the "TZ" environment variable to
112         take on values such as "America/New_York" might cause "old" programs
113         (that expect "TZ" to have a certain form) to operate incorrectly;
114         consideration was given to using some other environment variable
115         (for example, "TIMEZONE") to hold the string used to generate the
116         time zone information file name.  In the end, however, it was decided
117         to continue using "TZ":  it is widely used for time zone purposes;
118         separately maintaining both "TZ" and "TIMEZONE" seemed a nuisance;
119         and systems where "new" forms of "TZ" might cause problems can simply
120         use TZ values such as "EST5EDT" which can be used both by
121         "new" programs (a la POSIX) and "old" programs (as zone names and
122         offsets).
124 *       To handle places where more than two time zone abbreviations are used,
125         the functions "localtime" and "gmtime" set tzname[tmp->tm_isdst]
126         (where "tmp" is the value the function returns) to the time zone
127         abbreviation to be used.  This differs from POSIX, where the elements
128         of tzname are only changed as a result of calls to tzset.
130 *       Since the "TZ" environment variable can now be used to control time
131         conversion, the "daylight" and "timezone" variables are no longer
132         needed.  (These variables are defined and set by "tzset"; however, their
133         values will not be used by "localtime.")
135 *       The "localtime" function has been set up to deliver correct results
136         for near-minimum or near-maximum time_t values.  (A comment in the
137         source code tells how to get compatibly wrong results).
139 *       A function "tzsetwall" has been added to arrange for the system's
140         best approximation to local wall clock time to be delivered by
141         subsequent calls to "localtime."  Source code for portable
142         applications that "must" run on local wall clock time should call
143         "tzsetwall();" if such code is moved to "old" systems that don't
144         provide tzsetwall, you won't be able to generate an executable program.
145         (These time zone functions also arrange for local wall clock time to be
146         used if tzset is called--directly or indirectly--and there's no "TZ"
147         environment variable; portable applications should not, however, rely
148         on this behavior since it's not the way SVR2 systems behave.)
150 *       These functions can account for leap seconds, thanks to Bradley White.
152 Points of interest to folks with other systems:
154 *       This package is already part of many POSIX-compliant hosts,
155         including BSD, HP, Linux, Network Appliance, SCO, SGI, and Sun.
156         On such hosts, the primary use of this package
157         is to update obsolete time zone rule tables.
158         To do this, you may need to compile the time zone compiler
159         `zic' supplied with this package instead of using the system `zic',
160         since the format of zic's input changed slightly in late 1994,
161         and many vendors still do not support the new input format.
163 *       The UNIX Version 7 "timezone" function is not present in this package;
164         it's impossible to reliably map timezone's arguments (a "minutes west
165         of GMT" value and a "daylight saving time in effect" flag) to a
166         time zone abbreviation, and we refuse to guess.
167         Programs that in the past used the timezone function may now examine
168         tzname[localtime(&clock)->tm_isdst] to learn the correct time
169         zone abbreviation to use.  Alternatively, use
170         localtime(&clock)->tm_zone if this has been enabled.
172 *       The 4.2BSD gettimeofday function is not used in this package.
173         This formerly let users obtain the current UTC offset and DST flag,
174         but this functionality was removed in later versions of BSD.
176 *       In SVR2, time conversion fails for near-minimum or near-maximum
177         time_t values when doing conversions for places that don't use UTC.
178         This package takes care to do these conversions correctly.
180 The functions that are conditionally compiled if STD_INSPIRED is defined
181 should, at this point, be looked on primarily as food for thought.  They are
182 not in any sense "standard compatible"--some are not, in fact, specified in
183 *any* standard.  They do, however, represent responses of various authors to
184 standardization proposals.
186 Other time conversion proposals, in particular the one developed by folks at
187 Hewlett Packard, offer a wider selection of functions that provide capabilities
188 beyond those provided here.  The absence of such functions from this package
189 is not meant to discourage the development, standardization, or use of such
190 functions.  Rather, their absence reflects the decision to make this package
191 contain valid extensions to POSIX, to ensure its broad acceptability.  If
192 more powerful time conversion functions can be standardized, so much the
193 better.
196 ----- Names of time zone rule files -----
198 The time zone rule file naming conventions attempt to strike a balance
199 among the following goals:
201  * Uniquely identify every national region where clocks have all
202    agreed since 1970.  This is essential for the intended use: static
203    clocks keeping local civil time.
205  * Indicate to humans as to where that region is.  This simplifes use.
207  * Be robust in the presence of political changes.  This reduces the
208    number of updates and backward-compatibility hacks.  For example,
209    names of countries are ordinarily not used, to avoid
210    incompatibilities when countries change their name
211    (e.g. Zaire->Congo) or when locations change countries
212    (e.g. Hong Kong from UK colony to China).
214  * Be portable to a wide variety of implementations.
215    This promotes use of the technology.
217  * Use a consistent naming convention over the entire world.
218    This simplifies both use and maintenance.
220 This naming convention is not intended for use by inexperienced users
221 to select TZ values by themselves (though they can of course examine
222 and reuse existing settings).  Distributors should provide
223 documentation and/or a simple selection interface that explains the
224 names; see the 'tzselect' program supplied with this distribution for
225 one example.
227 Names normally have the form AREA/LOCATION, where AREA is the name
228 of a continent or ocean, and LOCATION is the name of a specific
229 location within that region.  North and South America share the same
230 area, `America'.  Typical names are `Africa/Cairo', `America/New_York',
231 and `Pacific/Honolulu'.
233 Here are the general rules used for choosing location names,
234 in decreasing order of importance:
236         Use only valid POSIX file name components (i.e., the parts of
237                 names other than `/').  Within a file name component,
238                 use only ASCII letters, `.', `-' and `_'.  Do not use
239                 digits, as that might create an ambiguity with POSIX
240                 TZ strings.  A file name component must not exceed 14
241                 characters or start with `-'.  E.g., prefer `Brunei'
242                 to `Bandar_Seri_Begawan'.
243         Include at least one location per time zone rule set per country.
244                 One such location is enough.  Use ISO 3166 (see the file
245                 iso3166.tab) to help decide whether something is a country.
246                 However, uninhabited ISO 3166 regions like Bouvet Island
247                 do not need locations, since local time is not defined there.
248         If all the clocks in a country's region have agreed since 1970,
249                 don't bother to include more than one location
250                 even if subregions' clocks disagreed before 1970.
251                 Otherwise these tables would become annoyingly large.
252         If a name is ambiguous, use a less ambiguous alternative;
253                 e.g. many cities are named San Jose and Georgetown, so
254                 prefer `Costa_Rica' to `San_Jose' and `Guyana' to `Georgetown'.
255         Keep locations compact.  Use cities or small islands, not countries
256                 or regions, so that any future time zone changes do not split
257                 locations into different time zones.  E.g. prefer `Paris'
258                 to `France', since France has had multiple time zones.
259         Use mainstream English spelling, e.g. prefer `Rome' to `Roma', and
260                 prefer `Athens' to the true name (which uses Greek letters).
261                 The POSIX file name restrictions encourage this rule.
262         Use the most populous among locations in a country's time zone,
263                 e.g. prefer `Shanghai' to `Beijing'.  Among locations with
264                 similar populations, pick the best-known location,
265                 e.g. prefer `Rome' to `Milan'.
266         Use the singular form, e.g. prefer `Canary' to `Canaries'.
267         Omit common suffixes like `_Islands' and `_City', unless that
268                 would lead to ambiguity.  E.g. prefer `Cayman' to
269                 `Cayman_Islands' and `Guatemala' to `Guatemala_City',
270                 but prefer `Mexico_City' to `Mexico' because the country
271                 of Mexico has several time zones.
272         Use `_' to represent a space.
273         Omit `.' from abbreviations in names, e.g. prefer `St_Helena'
274                 to `St._Helena'.
275         Do not change established names if they only marginally
276                 violate the above rules.  For example, don't change
277                 the existing name `Rome' to `Milan' merely because
278                 Milan's population has grown to be somewhat greater
279                 than Rome's.
280         If a name is changed, put its old spelling in the `backward' file.
282 The file `zone.tab' lists the geographical locations used to name
283 time zone rule files.  It is intended to be an exhaustive list
284 of canonical names for geographic regions.
286 Older versions of this package used a different naming scheme,
287 and these older names are still supported.
288 See the file `backward' for most of these older names
289 (e.g. `US/Eastern' instead of `America/New_York').
290 The other old-fashioned names still supported are
291 `WET', `CET', `MET', `EET' (see the file `europe'),
292 and `Factory' (see the file `factory').
295 ----- Time zone abbreviations -----
297 When this package is installed, it generates time zone abbreviations
298 like `EST' to be compatible with human tradition and POSIX.
299 Here are the general rules used for choosing time zone abbreviations,
300 in decreasing order of importance:
302         Use abbreviations that consist of three or more ASCII letters.
303                 Previous editions of this database also used characters like
304                 ' ' and '?', but these characters have a special meaning to
305                 the shell and cause commands like
306                         set `date`
307                 to have unexpected effects.
308                 Previous editions of this rule required upper-case letters,
309                 but the Congressman who introduced Chamorro Standard Time
310                 preferred "ChST", so the rule has been relaxed.
312                 This rule guarantees that all abbreviations could have
313                 been specified by a POSIX TZ string.  POSIX
314                 requires at least three characters for an
315                 abbreviation.  POSIX through 2000 says that an abbreviation
316                 cannot start with ':', and cannot contain ',', '-',
317                 '+', NUL, or a digit.  POSIX from 2001 on changes this
318                 rule to say that an abbreviation can contain only '-', '+',
319                 and alphanumeric characters from the portable character set
320                 in the current locale.  To be portable to both sets of
321                 rules, an abbreviation must therefore use only ASCII
322                 letters.
324         Use abbreviations that are in common use among English-speakers,
325                 e.g. `EST' for Eastern Standard Time in North America.
326                 We assume that applications translate them to other languages
327                 as part of the normal localization process; for example,
328                 a French application might translate `EST' to `HNE'.
330         For zones whose times are taken from a city's longitude, use the
331                 traditional xMT notation, e.g. `PMT' for Paris Mean Time.
332                 The only name like this in current use is `GMT'.
334         If there is no common English abbreviation, abbreviate the English
335                 translation of the usual phrase used by native speakers.
336                 If this is not available or is a phrase mentioning the country
337                 (e.g. ``Cape Verde Time''), then:
339                 When a country has a single or principal time zone region,
340                         append `T' to the country's ISO code, e.g. `CVT' for
341                         Cape Verde Time.  For summer time append `ST';
342                         for double summer time append `DST'; etc.
343                 When a country has multiple time zones, take the first three
344                         letters of an English place name identifying each zone
345                         and then append `T', `ST', etc. as before;
346                         e.g. `VLAST' for VLAdivostok Summer Time.
348         Use UTC (with time zone abbreviation "zzz") for locations while
349                 uninhabited.  The "zzz" mnemonic is that these locations are,
350                 in some sense, asleep.
352 Application writers should note that these abbreviations are ambiguous
353 in practice: e.g. `EST' has a different meaning in Australia than
354 it does in the United States.  In new applications, it's often better
355 to use numeric UTC offsets like `-0500' instead of time zone
356 abbreviations like `EST'; this avoids the ambiguity.
359 ----- Calendrical issues -----
361 Calendrical issues are a bit out of scope for a time zone database,
362 but they indicate the sort of problems that we would run into if we
363 extended the time zone database further into the past.  An excellent
364 resource in this area is Edward M. Reingold and Nachum Dershowitz,
365 <a href="http://emr.cs.uiuc.edu/home/reingold/calendar-book/second-edition/">
366 Calendrical Calculations: The Millennium Edition
367 </a>, Cambridge University Press (2001).  Other information and
368 sources are given below.  They sometimes disagree.
371 France
373 Gregorian calendar adopted 1582-12-20.
374 French Revolutionary calendar used 1793-11-24 through 1805-12-31,
375 and (in Paris only) 1871-05-06 through 1871-05-23.
378 Russia
380 From Chris Carrier (1996-12-02):
381 On 1929-10-01 the Soviet Union instituted an ``Eternal Calendar''
382 with 30-day months plus 5 holidays, with a 5-day week.
383 On 1931-12-01 it changed to a 6-day week; in 1934 it reverted to the
384 Gregorian calendar while retaining the 6-day week; on 1940-06-27 it
385 reverted to the 7-day week.  With the 6-day week the usual days
386 off were the 6th, 12th, 18th, 24th and 30th of the month.
387 (Source: Evitiar Zerubavel, _The Seven Day Circle_)
390 Mark Brader reported a similar story in "The Book of Calendars", edited
391 by Frank Parise (1982, Facts on File, ISBN 0-8719-6467-8), page 377.  But:
393 From: Petteri Sulonen (via Usenet)
394 Date: 14 Jan 1999 00:00:00 GMT
397 If your source is correct, how come documents between 1929 -- 1940 were
398 still dated using the conventional, Gregorian calendar?
400 I can post a scan of a document dated December 1, 1934, signed by
401 Yenukidze, the secretary, on behalf of Kalinin, the President of the
402 Executive Committee of the Supreme Soviet, if you like.
406 Sweden (and Finland)
408 From: Mark Brader
409 <a href="news:1996Jul6.012937.29190@sq.com">
410 Subject: Re: Gregorian reform -- a part of locale?
411 </a>
412 Date: 1996-07-06
414 In 1700, Denmark made the transition from Julian to Gregorian.  Sweden
415 decided to *start* a transition in 1700 as well, but rather than have one of
416 those unsightly calendar gaps :-), they simply decreed that the next leap
417 year after 1696 would be in 1744 -- putting the whole country on a calendar
418 different from both Julian and Gregorian for a period of 40 years.
420 However, in 1704 something went wrong and the plan was not carried through;
421 they did, after all, have a leap year that year.  And one in 1708.  In 1712
422 they gave it up and went back to Julian, putting 30 days in February that
423 year!...
425 Then in 1753, Sweden made the transition to Gregorian in the usual manner,
426 getting there only 13 years behind the original schedule.
428 (A previous posting of this story was challenged, and Swedish readers
429 produced the following references to support it: "Tiderakning och historia"
430 by Natanael Beckman (1924) and "Tid, en bok om tiderakning och
431 kalendervasen" by Lars-Olof Lode'n (no date was given).)
434 Grotefend's data
436 From: "Michael Palmer" [with one obvious typo fixed]
437 Subject: Re: Gregorian Calendar (was Re: Another FHC related question
438 Newsgroups: soc.genealogy.german
439 Date: Tue, 9 Feb 1999 02:32:48 -800
442 The following is a(n incomplete) listing, arranged chronologically, of
443 European states, with the date they converted from the Julian to the
444 Gregorian calendar:
446 04/15 Oct 1582 - Italy (with exceptions), Spain, Portugal, Poland (Roman
447                  Catholics and Danzig only)
448 09/20 Dec 1582 - France, Lorraine
450 21 Dec 1582/
451    01 Jan 1583 - Holland, Brabant, Flanders, Hennegau
452 10/21 Feb 1583 - bishopric of Liege (L"uttich)
453 13/24 Feb 1583 - bishopric of Augsburg
454 04/15 Oct 1583 - electorate of Trier
455 05/16 Oct 1583 - Bavaria, bishoprics of Freising, Eichstedt, Regensburg,
456                  Salzburg, Brixen
457 13/24 Oct 1583 - Austrian Oberelsass and Breisgau
458 20/31 Oct 1583 - bishopric of Basel
459 02/13 Nov 1583 - duchy of J"ulich-Berg
460 02/13 Nov 1583 - electorate and city of K"oln
461 04/15 Nov 1583 - bishopric of W"urzburg
462 11/22 Nov 1583 - electorate of Mainz
463 16/27 Nov 1583 - bishopric of Strassburg and the margraviate of Baden
464 17/28 Nov 1583 - bishopric of M"unster and duchy of Cleve
465 14/25 Dec 1583 - Steiermark
467 06/17 Jan 1584 - Austria and Bohemia
468 11/22 Jan 1584 - Luzern, Uri, Schwyz, Zug, Freiburg, Solothurn
469 12/23 Jan 1584 - Silesia and the Lausitz
470 22 Jan/
471    02 Feb 1584 - Hungary (legally on 21 Oct 1587)
472       Jun 1584 - Unterwalden
473 01/12 Jul 1584 - duchy of Westfalen
475 16/27 Jun 1585 - bishopric of Paderborn
477 14/25 Dec 1590 - Transylvania
479 22 Aug/
480    02 Sep 1612 - duchy of Prussia
482 13/24 Dec 1614 - Pfalz-Neuburg
484           1617 - duchy of Kurland (reverted to the Julian calendar in
485                  1796)
487           1624 - bishopric of Osnabr"uck
489           1630 - bishopric of Minden
491 15/26 Mar 1631 - bishopric of Hildesheim
493           1655 - Kanton Wallis
495 05/16 Feb 1682 - city of Strassburg
497 18 Feb/
498    01 Mar 1700 - Protestant Germany (including Swedish possessions in
499                  Germany), Denmark, Norway
500 30 Jun/
501    12 Jul 1700 - Gelderland, Zutphen
502 10 Nov/
503    12 Dec 1700 - Utrecht, Overijssel
505 31 Dec 1700/
506    12 Jan 1701 - Friesland, Groningen, Z"urich, Bern, Basel, Geneva,
507                  Turgau, and Schaffhausen
509           1724 - Glarus, Appenzell, and the city of St. Gallen
511 01 Jan 1750    - Pisa and Florence
513 02/14 Sep 1752 - Great Britain
515 17 Feb/
516    01 Mar 1753 - Sweden
518 1760-1812      - Graub"unden
520 The Russian empire (including Finland and the Baltic states) did not
521 convert to the Gregorian calendar until the Soviet revolution of 1917.
523 Source:  H. Grotefend, _Taschenbuch der Zeitrechnung des deutschen
524 Mittelalters und der Neuzeit_, herausgegeben von Dr. O. Grotefend
525 (Hannover:  Hahnsche Buchhandlung, 1941), pp. 26-28.
528 ----- Time and time zones on Mars -----
530 Some people have adjusted their work schedules to fit Mars time.
531 Dozens of special Mars watches were built for Jet Propulsion
532 Laboratory workers who kept Mars time during the Mars Exploration
533 Rovers mission (2004).  These timepieces look like normal Seikos and
534 Citizens but use Mars seconds rather than terrestrial seconds.
536 A Mars solar day is called a "sol" and has a mean period equal to
537 about 24 hours 39 minutes 35.244 seconds in terrestrial time.  It is
538 divided into a conventional 24-hour clock, so each Mars second equals
539 about 1.02749125 terrestrial seconds.
541 The prime meridian of Mars goes through the center of the crater
542 Airy-0, named in honor of the British astronomer who built the
543 Greenwich telescope that defines Earth's prime meridian.  Mean solar
544 time on the Mars prime meridian is called Mars Coordinated Time (MTC).
546 Each landed mission on Mars has adopted a different reference for
547 solar time keeping, so there is no real standard for Mars time zones.
548 For example, the Mars Exploration Rover project (2004) defined two
549 time zones "Local Solar Time A" and "Local Solar Time B" for its two
550 missions, each zone designed so that its time equals local true solar
551 time at approximately the middle of the nominal mission.  Such a "time
552 zone" is not particularly suited for any application other than the
553 mission itself.
555 Many calendars have been proposed for Mars, but none have achieved
556 wide acceptance.  Astronomers often use Mars Sol Date (MSD) which is a
557 sequential count of Mars solar days elapsed since about 1873-12-29
558 12:00 GMT.
560 The tz database does not currently support Mars time, but it is
561 documented here in the hopes that support will be added eventually.
563 Sources:
565 Michael Allison and Robert Schmunk,
566 "Technical Notes on Mars Solar Time as Adopted by the Mars24 Sunclock"
567 <http://www.giss.nasa.gov/tools/mars24/help/notes.html> (2004-07-30).
569 Jia-Rui Chong, "Workdays Fit for a Martian", Los Angeles Times
570 (2004-01-14), pp A1, A20-A21.