]> git.sesse.net Git - vlc/blobdiff - src/misc/mtime.c
mtime: Minimize imprecision and prevent overflow on darwin.
[vlc] / src / misc / mtime.c
index 324feea0705357fca0840a1b4d3ce7779881ac95..115dbe9ffc6cce42a2ef2e9a5dde211a035b9fd1 100644 (file)
@@ -1,17 +1,20 @@
 /*****************************************************************************
  * mtime.c: high resolution time management functions
- * Functions are prototyped in mtime.h.
+ * Functions are prototyped in vlc_mtime.h.
  *****************************************************************************
- * Copyright (C) 1998-2001, 2003 VideoLAN
- * $Id: mtime.c,v 1.39 2003/12/03 21:50:50 sigmunau Exp $
+ * Copyright (C) 1998-2007 the VideoLAN team
+ * Copyright © 2006-2007 Rémi Denis-Courmont
+ * $Id$
  *
  * Authors: Vincent Seguin <seguin@via.ecp.fr>
+ *          Rémi Denis-Courmont <rem$videolan,org>
+ *          Gisle Vanem
  *
  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  * (at your option) any later version.
- * 
+ *
  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  *
  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  * along with this program; if not, write to the Free Software
- * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111, USA.
+ * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston MA 02110-1301, USA.
  *****************************************************************************/
 
-/*
- * TODO:
- *  see if using Linux real-time extensions is possible and profitable
- */
-
 /*****************************************************************************
  * Preamble
  *****************************************************************************/
-#include <stdio.h>                                              /* sprintf() */
-
-#include <vlc/vlc.h>
 
-#if defined( PTH_INIT_IN_PTH_H )                                  /* GNU Pth */
-#   include <pth.h>
+#ifdef HAVE_CONFIG_H
+# include "config.h"
 #endif
 
+#include <vlc_common.h>
+
+#include <time.h>                      /* clock_gettime(), clock_nanosleep() */
+#include <assert.h>
+#include <errno.h>
+
 #ifdef HAVE_UNISTD_H
 #   include <unistd.h>                                           /* select() */
 #endif
 
 #if defined( WIN32 ) || defined( UNDER_CE )
 #   include <windows.h>
-#else
+#   include <mmsystem.h>
+#endif
+
+#if defined(HAVE_SYS_TIME_H)
 #   include <sys/time.h>
 #endif
 
-#if defined(HAVE_NANOSLEEP) && !defined(HAVE_STRUCT_TIMESPEC)
+#if defined(__APPLE__) && !defined(__powerpc__) && !defined(__ppc__) && !defined(__ppc64__)
+#define USE_APPLE_MACH 1
+#   include <mach/mach.h>
+#   include <mach/mach_time.h>
+#endif
+
+#if !defined(HAVE_STRUCT_TIMESPEC)
 struct timespec
 {
     time_t  tv_sec;
@@ -64,19 +74,37 @@ struct timespec
 int nanosleep(struct timespec *, struct timespec *);
 #endif
 
+#if !defined (_POSIX_CLOCK_SELECTION)
+#  define _POSIX_CLOCK_SELECTION (-1)
+#endif
+
+# if (_POSIX_CLOCK_SELECTION < 0)
+/*
+ * We cannot use the monotonic clock if clock selection is not available,
+ * as it would screw vlc_cond_timedwait() completely. Instead, we have to
+ * stick to the realtime clock. Nevermind it screws everything up when ntpdate
+ * warps the wall clock.
+ */
+#  undef CLOCK_MONOTONIC
+#  define CLOCK_MONOTONIC CLOCK_REALTIME
+#elif !defined (HAVE_CLOCK_NANOSLEEP)
+/* Clock selection without clock in the first place, I don't think so. */
+#  error We have quite a situation here! Fix me if it ever happens.
+#endif
+
 /**
  * Return a date in a readable format
  *
  * This function converts a mtime date into a string.
  * psz_buffer should be a buffer long enough to store the formatted
- * date. 
+ * date.
  * \param date to be converted
  * \param psz_buffer should be a buffer at least MSTRTIME_MAX_SIZE characters
  * \return psz_buffer is returned so this can be used as printf parameter.
  */
 char *mstrtime( char *psz_buffer, mtime_t date )
 {
-    static mtime_t ll1000 = 1000, ll60 = 60, ll24 = 24;
+    static const mtime_t ll1000 = 1000, ll60 = 60, ll24 = 24;
 
     snprintf( psz_buffer, MSTRTIME_MAX_SIZE, "%02d:%02d:%02d-%03d.%03d",
              (int) (date / (ll1000 * ll1000 * ll60 * ll60) % ll24),
@@ -97,79 +125,133 @@ char *mstrtime( char *psz_buffer, mtime_t date )
  * \param psz_buffer should be a buffer at least MSTRTIME_MAX_SIZE characters
  * \return psz_buffer is returned so this can be used as printf parameter.
  */
-char *secstotimestr( char *psz_buffer, int i_seconds )
+char *secstotimestr( char *psz_buffer, int32_t i_seconds )
 {
-    snprintf( psz_buffer, MSTRTIME_MAX_SIZE, "%d:%2.2d:%2.2d",
-              (int) (i_seconds / (60 *60)), 
-              (int) ((i_seconds / 60) % 60), 
-              (int) (i_seconds % 60) );
-    return( psz_buffer );
+    if( unlikely(i_seconds < 0) )
+    {
+        secstotimestr( psz_buffer + 1, -i_seconds );
+        *psz_buffer = '-';
+        return psz_buffer;
+    }
+
+    div_t d;
+
+    d = div( i_seconds, 60 );
+    i_seconds = d.rem;
+    d = div( d.quot, 60 );
+
+    if( d.quot )
+        snprintf( psz_buffer, MSTRTIME_MAX_SIZE, "%u:%02u:%02u",
+                 d.quot, d.rem, i_seconds );
+    else
+        snprintf( psz_buffer, MSTRTIME_MAX_SIZE, "%02u:%02u",
+                  d.rem, i_seconds );
+    return psz_buffer;
 }
 
+#if defined (HAVE_CLOCK_NANOSLEEP)
+static unsigned prec = 0;
+
+static void mprec_once( void )
+{
+    struct timespec ts;
+    if( clock_getres( CLOCK_MONOTONIC, &ts ))
+        clock_getres( CLOCK_REALTIME, &ts );
+
+    prec = ts.tv_nsec / 1000;
+}
+#endif
+
+/**
+ * Return a value that is no bigger than the clock precision
+ * (possibly zero).
+ */
+static inline unsigned mprec( void )
+{
+#if defined (HAVE_CLOCK_NANOSLEEP)
+    static pthread_once_t once = PTHREAD_ONCE_INIT;
+    pthread_once( &once, mprec_once );
+    return prec;
+#else
+    return 0;
+#endif
+}
+
+#ifdef USE_APPLE_MACH
+static mach_timebase_info_data_t mtime_timebase_info;
+static pthread_once_t mtime_timebase_info_once = PTHREAD_ONCE_INIT;
+static void mtime_init_timebase(void)
+{
+    mach_timebase_info(&mtime_timebase_info);
+}
+#endif
+
 /**
  * Return high precision date
  *
- * Uses the gettimeofday() function when possible (1 MHz resolution) or the
- * ftime() function (1 kHz resolution).
+ * Use a 1 MHz clock when possible, or 1 kHz
+ *
+ * Beware ! It doesn't reflect the actual date (since epoch), but can be the machine's uptime or anything (when monotonic clock is used)
  */
 mtime_t mdate( void )
 {
-#if defined( HAVE_KERNEL_OS_H )
-    return( real_time_clock_usecs() );
+    mtime_t res;
+
+#if defined (HAVE_CLOCK_NANOSLEEP)
+    struct timespec ts;
+
+    /* Try to use POSIX monotonic clock if available */
+    if( clock_gettime( CLOCK_MONOTONIC, &ts ) == EINVAL )
+        /* Run-time fallback to real-time clock (always available) */
+        (void)clock_gettime( CLOCK_REALTIME, &ts );
+
+    res = ((mtime_t)ts.tv_sec * (mtime_t)1000000)
+           + (mtime_t)(ts.tv_nsec / 1000);
+
+#elif defined( HAVE_KERNEL_OS_H )
+    res = real_time_clock_usecs();
+
+#elif defined( USE_APPLE_MACH )
+    pthread_once(&mtime_timebase_info_once, mtime_init_timebase);
+    uint64_t date = mach_absolute_time();
+    mach_timebase_info_data_t tb = mtime_timebase_info;
+
+    /* tb.denom is uint32_t, switch to 64 bits to prevent overflow. */
+    uint64_t denom = tb.denom;
+
+    /* Switch to microsecs */
+    denom *= 1000LL;
+
+    /* Split the division to prevent overflow */
+    lldiv_t d = lldiv (tb.numer, denom);
+
+    res = (d.quot * date) + ((d.rem * date) / denom);
 
 #elif defined( WIN32 ) || defined( UNDER_CE )
     /* We don't need the real date, just the value of a high precision timer */
-    static mtime_t freq = I64C(-1);
-    mtime_t usec_time;
+    LARGE_INTEGER counter, freq;
+    if (!QueryPerformanceCounter (&counter)
+     || !QueryPerformanceFrequency (&freq))
+        abort();
 
-    if( freq == I64C(-1) )
-    {
-        /* Extract from the Tcl source code:
-         * (http://www.cs.man.ac.uk/fellowsd-bin/TIP/7.html)
-         *
-         * Some hardware abstraction layers use the CPU clock
-         * in place of the real-time clock as a performance counter
-         * reference.  This results in:
-         *    - inconsistent results among the processors on
-         *      multi-processor systems.
-         *    - unpredictable changes in performance counter frequency
-         *      on "gearshift" processors such as Transmeta and
-         *      SpeedStep.
-         * There seems to be no way to test whether the performance
-         * counter is reliable, but a useful heuristic is that
-         * if its frequency is 1.193182 MHz or 3.579545 MHz, it's
-         * derived from a colorburst crystal and is therefore
-         * the RTC rather than the TSC.  If it's anything else, we
-         * presume that the performance counter is unreliable.
-         */
-
-        freq = ( QueryPerformanceFrequency( (LARGE_INTEGER *)&freq ) &&
-                 (freq == I64C(1193182) || freq == I64C(3579545) ) )
-               ? freq : 0;
-    }
+    /* Convert to from (1/freq) to microsecond resolution */
+    /* We need to split the division to avoid 63-bits overflow */
+    lldiv_t d = lldiv (counter.QuadPart, freq.QuadPart);
 
-    if( freq != 0 )
-    {
-        /* Microsecond resolution */
-        QueryPerformanceCounter( (LARGE_INTEGER *)&usec_time );
-        return ( usec_time * 1000000 ) / freq;
-    }
-
-    /* Milisecond resolution (actually, best case is about 10 ms resolution) */
-    return 1000 * GetTickCount();
+    res = (d.quot * 1000000) + ((d.rem * 1000000) / freq.QuadPart);
 
 #else
     struct timeval tv_date;
 
-    /* gettimeofday() could return an error, and should be tested. However, the
-     * only possible error, according to 'man', is EFAULT, which can not happen
-     * here, since tv is a local variable. */
-    gettimeofday( &tv_date, NULL );
-    return( (mtime_t) tv_date.tv_sec * 1000000 + (mtime_t) tv_date.tv_usec );
-
+    /* gettimeofday() cannot fail given &tv_date is a valid address */
+    (void)gettimeofday( &tv_date, NULL );
+    res = (mtime_t) tv_date.tv_sec * 1000000 + (mtime_t) tv_date.tv_usec;
 #endif
+
+    return res;
 }
 
+#undef mwait
 /**
  * Wait for a date
  *
@@ -180,116 +262,292 @@ mtime_t mdate( void )
  */
 void mwait( mtime_t date )
 {
-#if defined( HAVE_KERNEL_OS_H )
-    mtime_t delay;
-    
-    delay = date - real_time_clock_usecs();
-    if( delay <= 0 )
+    /* If the deadline is already elapsed, or within the clock precision,
+     * do not even bother the system timer. */
+    date -= mprec();
+
+#if defined (HAVE_CLOCK_NANOSLEEP)
+    lldiv_t d = lldiv( date, 1000000 );
+    struct timespec ts = { d.quot, d.rem * 1000 };
+
+    int val;
+    while( ( val = clock_nanosleep( CLOCK_MONOTONIC, TIMER_ABSTIME, &ts,
+                                    NULL ) ) == EINTR );
+    if( val == EINVAL )
     {
-        return;
+        ts.tv_sec = d.quot; ts.tv_nsec = d.rem * 1000;
+        while( clock_nanosleep( CLOCK_REALTIME, 0, &ts, NULL ) == EINTR );
     }
-    snooze( delay );
 
-#elif defined( WIN32 ) || defined( UNDER_CE )
-    mtime_t usec_time, delay;
+#elif defined (WIN32)
+    mtime_t i_total;
 
-    usec_time = mdate();
-    delay = date - usec_time;
-    if( delay <= 0 )
+    while( (i_total = (date - mdate())) > 0 )
     {
-        return;
+        const mtime_t i_sleep = i_total / 1000;
+        DWORD i_delay = (i_sleep > 0x7fffffff) ? 0x7fffffff : i_sleep;
+        vlc_testcancel();
+        SleepEx( i_delay, TRUE );
     }
-    msleep( delay );
+    vlc_testcancel();
 
 #else
+    mtime_t delay = date - mdate();
+    if( delay > 0 )
+        msleep( delay );
 
-    struct timeval tv_date;
-    mtime_t        delay;          /* delay in msec, signed to detect errors */
+#endif
+}
 
-    /* see mdate() about gettimeofday() possible errors */
-    gettimeofday( &tv_date, NULL );
 
-    /* calculate delay and check if current date is before wished date */
-    delay = date - (mtime_t) tv_date.tv_sec * 1000000
-                 - (mtime_t) tv_date.tv_usec
-                 - 10000;
+#include "libvlc.h" /* vlc_backtrace() */
+#undef msleep
 
-    /* Linux/i386 has a granularity of 10 ms. It's better to be in advance
-     * than to be late. */
-    if( delay <= 0 )                 /* wished date is now or already passed */
+/**
+ * Portable usleep(). Cancellation point.
+ *
+ * \param delay the amount of time to sleep
+ */
+void msleep( mtime_t delay )
+{
+#if defined( HAVE_CLOCK_NANOSLEEP )
+    lldiv_t d = lldiv( delay, 1000000 );
+    struct timespec ts = { d.quot, d.rem * 1000 };
+
+    int val;
+    while( ( val = clock_nanosleep( CLOCK_MONOTONIC, 0, &ts, &ts ) ) == EINTR );
+    if( val == EINVAL )
     {
-        return;
+        ts.tv_sec = d.quot; ts.tv_nsec = d.rem * 1000;
+        while( clock_nanosleep( CLOCK_REALTIME, 0, &ts, &ts ) == EINTR );
     }
 
-#   if defined( PTH_INIT_IN_PTH_H )
-    pth_usleep( delay );
+#elif defined( HAVE_KERNEL_OS_H )
+    snooze( delay );
 
-#   elif defined( ST_INIT_IN_ST_H )
-    st_usleep( delay );
+#elif defined( WIN32 ) || defined( UNDER_CE )
+    mwait (mdate () + delay);
 
-#   else
+#elif defined( HAVE_NANOSLEEP )
+    struct timespec ts_delay;
 
-#       if defined( HAVE_NANOSLEEP )
-    {
-        struct timespec ts_delay;
-        ts_delay.tv_sec = delay / 1000000;
-        ts_delay.tv_nsec = (delay % 1000000) * 1000;
+    ts_delay.tv_sec = delay / 1000000;
+    ts_delay.tv_nsec = (delay % 1000000) * 1000;
 
-        nanosleep( &ts_delay, NULL );
-    }
+    while( nanosleep( &ts_delay, &ts_delay ) && ( errno == EINTR ) );
 
-#       else
-    tv_date.tv_sec = delay / 1000000;
-    tv_date.tv_usec = delay % 1000000;
-    /* see msleep() about select() errors */
-    select( 0, NULL, NULL, NULL, &tv_date );
-#       endif
+#elif defined (USE_APPLE_MACH)
+    /* The version that should be used, if it was cancelable */
+    pthread_once(&mtime_timebase_info_once, mtime_init_timebase);
+    uint64_t mach_time = delay * 1000 * mtime_timebase_info.denom / mtime_timebase_info.numer;
+    mach_wait_until(mach_time + mach_absolute_time());
 
-#   endif
+#else
+    struct timeval tv_delay;
+
+    tv_delay.tv_sec = delay / 1000000;
+    tv_delay.tv_usec = delay % 1000000;
 
+    /* If a signal is caught, you are screwed. Update your OS to nanosleep()
+     * or clock_nanosleep() if this is an issue. */
+    select( 0, NULL, NULL, NULL, &tv_delay );
 #endif
 }
 
+/*
+ * Date management (internal and external)
+ */
+
 /**
- * More precise sleep()
+ * Initialize a date_t.
  *
- * Portable usleep() function.
- * \param delay the amount of time to sleep
+ * \param date to initialize
+ * \param divider (sample rate) numerator
+ * \param divider (sample rate) denominator
  */
-void msleep( mtime_t delay )
+
+void date_Init( date_t *p_date, uint32_t i_divider_n, uint32_t i_divider_d )
 {
-#if defined( HAVE_KERNEL_OS_H )
-    snooze( delay );
+    p_date->date = 0;
+    p_date->i_divider_num = i_divider_n;
+    p_date->i_divider_den = i_divider_d;
+    p_date->i_remainder = 0;
+}
 
-#elif defined( PTH_INIT_IN_PTH_H )
-    pth_usleep( delay );
+/**
+ * Change a date_t.
+ *
+ * \param date to change
+ * \param divider (sample rate) numerator
+ * \param divider (sample rate) denominator
+ */
 
-#elif defined( ST_INIT_IN_ST_H )
-    st_usleep( delay );
+void date_Change( date_t *p_date, uint32_t i_divider_n, uint32_t i_divider_d )
+{
+    /* change time scale of remainder */
+    p_date->i_remainder = p_date->i_remainder * i_divider_n / p_date->i_divider_num;
+    p_date->i_divider_num = i_divider_n;
+    p_date->i_divider_den = i_divider_d;
+}
 
-#elif defined( WIN32 ) || defined( UNDER_CE )
-    Sleep( (int) (delay / 1000) );
+/**
+ * Set the date value of a date_t.
+ *
+ * \param date to set
+ * \param date value
+ */
+void date_Set( date_t *p_date, mtime_t i_new_date )
+{
+    p_date->date = i_new_date;
+    p_date->i_remainder = 0;
+}
 
-#elif defined( HAVE_NANOSLEEP )
-    struct timespec ts_delay;
+/**
+ * Get the date of a date_t
+ *
+ * \param date to get
+ * \return date value
+ */
+mtime_t date_Get( const date_t *p_date )
+{
+    return p_date->date;
+}
 
-    ts_delay.tv_sec = delay / 1000000;
-    ts_delay.tv_nsec = (delay % 1000000) * 1000;
+/**
+ * Move forwards or backwards the date of a date_t.
+ *
+ * \param date to move
+ * \param difference value
+ */
+void date_Move( date_t *p_date, mtime_t i_difference )
+{
+    p_date->date += i_difference;
+}
+
+/**
+ * Increment the date and return the result, taking into account
+ * rounding errors.
+ *
+ * \param date to increment
+ * \param incrementation in number of samples
+ * \return date value
+ */
+mtime_t date_Increment( date_t *p_date, uint32_t i_nb_samples )
+{
+    mtime_t i_dividend = (mtime_t)i_nb_samples * 1000000 * p_date->i_divider_den;
+    p_date->date += i_dividend / p_date->i_divider_num;
+    p_date->i_remainder += (int)(i_dividend % p_date->i_divider_num);
+
+    if( p_date->i_remainder >= p_date->i_divider_num )
+    {
+        /* This is Bresenham algorithm. */
+        assert( p_date->i_remainder < 2*p_date->i_divider_num);
+        p_date->date += 1;
+        p_date->i_remainder -= p_date->i_divider_num;
+    }
 
-    nanosleep( &ts_delay, NULL );
+    return p_date->date;
+}
+
+/**
+ * Decrement the date and return the result, taking into account
+ * rounding errors.
+ *
+ * \param date to decrement
+ * \param decrementation in number of samples
+ * \return date value
+ */
+mtime_t date_Decrement( date_t *p_date, uint32_t i_nb_samples )
+{
+    mtime_t i_dividend = (mtime_t)i_nb_samples * 1000000 * p_date->i_divider_den;
+    p_date->date -= i_dividend / p_date->i_divider_num;
+    unsigned i_rem_adjust = i_dividend % p_date->i_divider_num;
 
+    if( p_date->i_remainder < i_rem_adjust )
+    {
+        /* This is Bresenham algorithm. */
+        assert( p_date->i_remainder > -p_date->i_divider_num);
+        p_date->date -= 1;
+        p_date->i_remainder += p_date->i_divider_num;
+    }
+
+    p_date->i_remainder -= i_rem_adjust;
+
+    return p_date->date;
+}
+
+#ifndef HAVE_GETTIMEOFDAY
+
+#ifdef WIN32
+
+/*
+ * Number of micro-seconds between the beginning of the Windows epoch
+ * (Jan. 1, 1601) and the Unix epoch (Jan. 1, 1970).
+ *
+ * This assumes all Win32 compilers have 64-bit support.
+ */
+#if defined(_MSC_VER) || defined(_MSC_EXTENSIONS) || defined(__WATCOMC__)
+#   define DELTA_EPOCH_IN_USEC  11644473600000000Ui64
 #else
-    struct timeval tv_delay;
+#   define DELTA_EPOCH_IN_USEC  11644473600000000ULL
+#endif
 
-    tv_delay.tv_sec = delay / 1000000;
-    tv_delay.tv_usec = delay % 1000000;
+static uint64_t filetime_to_unix_epoch (const FILETIME *ft)
+{
+    uint64_t res = (uint64_t) ft->dwHighDateTime << 32;
 
-    /* select() return value should be tested, since several possible errors
-     * can occur. However, they should only happen in very particular occasions
-     * (i.e. when a signal is sent to the thread, or when memory is full), and
-     * can be ignored. */
-    select( 0, NULL, NULL, NULL, &tv_delay );
+    res |= ft->dwLowDateTime;
+    res /= 10;                   /* from 100 nano-sec periods to usec */
+    res -= DELTA_EPOCH_IN_USEC;  /* from Win epoch to Unix epoch */
+    return (res);
+}
+
+static int gettimeofday (struct timeval *tv, void *tz )
+{
+    FILETIME  ft;
+    uint64_t tim;
+
+    if (!tv) {
+        return VLC_EGENERIC;
+    }
+    GetSystemTimeAsFileTime (&ft);
+    tim = filetime_to_unix_epoch (&ft);
+    tv->tv_sec  = (long) (tim / 1000000L);
+    tv->tv_usec = (long) (tim % 1000000L);
+    return (0);
+}
 
 #endif
+
+#endif
+
+/**
+ * @return NTP 64-bits timestamp in host byte order.
+ */
+uint64_t NTPtime64 (void)
+{
+    struct timespec ts;
+#if defined (CLOCK_REALTIME)
+    clock_gettime (CLOCK_REALTIME, &ts);
+#else
+    {
+        struct timeval tv;
+        gettimeofday (&tv, NULL);
+        ts.tv_sec = tv.tv_sec;
+        ts.tv_nsec = tv.tv_usec * 1000;
+    }
+#endif
+
+    /* Convert nanoseconds to 32-bits fraction (232 picosecond units) */
+    uint64_t t = (uint64_t)(ts.tv_nsec) << 32;
+    t /= 1000000000;
+
+
+    /* There is 70 years (incl. 17 leap ones) offset to the Unix Epoch.
+     * No leap seconds during that period since they were not invented yet.
+     */
+    assert (t < 0x100000000);
+    t |= ((70LL * 365 + 17) * 24 * 60 * 60 + ts.tv_sec) << 32;
+    return t;
 }