mktime()与timegm()返回(time_t)-1的所有C语言原因探究

在C语言标准和实际平台实现中，这两个函数返回(time_t)-1（表示转换失败）的原因主要有这些：

• 目标时间超出time_t的存储范围：time_t本质是存储时间戳的整数类型（通常是32位或64位），如果转换后的UTC秒数超出了该类型的最大值或最小值，就会返回错误。比如32位time_t最多支持到2038年1月19日，超过这个时间点的转换就会失败；同理，早于time_t最小值对应的时间（比如1970年之前很久的时间）也会失败。
• 输入的struct tm包含无效时间组合：虽然mktime会尝试自动调整不合理的字段（比如把13月转为次年1月），但如果字段错误到无法修正，就会失败。比如2月30日、小时设为25、分钟61这种，或者日期和月份完全不匹配（比如4月31日），部分实现会直接判定为无效，返回错误。
• 时区相关的异常：
  • mktime依赖本地时区设置，如果系统时区配置无效、时区数据库损坏，或者遇到夏时制切换的歧义时间（比如夏令时结束时时钟回拨，同一个本地时间会出现两次），部分实现会返回错误。
  • timegm是把struct tm当作UTC时间转换，但如果系统的UTC时间处理逻辑异常，也可能导致转换失败。
• tm_isdst字段无法正确判定：当tm_isdst设为2时，表示让系统自动判断该时间是否处于夏时制，但如果系统无法确定（比如时区数据缺失），或者该时间点不存在（比如夏令时开始时时钟跳过的那段时间），就会返回错误。
• 平台特定的额外限制：有些平台会对struct tm的年份范围做额外限制，比如不支持1970年之前的年份，或者某些极端遥远的未来年份，哪怕time_t能容纳，也会返回转换失败。
• 系统时间服务不可用：如果系统底层的时间计算服务（比如tzdata库）无法访问或损坏，依赖这些服务的mktime和timegm会无法完成转换，返回错误。

附测试代码（用来调试这两个函数的转换情况）：

void time_test(const char *s, time_t (*f)(struct tm *tm), const struct tm *ts) {
  struct tm ts1 = *ts;
  errno = 0;
  time_t t = f(&ts1);
  printf("%s %11lld/%02lld/%02d %2d:%02d:%02d "
      "-->%11lld/%02lld/%02d %2d:%02d:%02d errno:%3d time_t:%.19g %s\n", //
      f == mktime ? "mktime" : "timegm", //
      ts->tm_year + 1900LL, ts->tm_mon + 1LL, ts->tm_mday, //
      ts->tm_hour, ts->tm_min, ts->tm_sec, //
      ts1.tm_year + 1900LL, ts1.tm_mon + 1LL, ts1.tm_mday, //
      ts1.tm_hour, ts1.tm_min, ts1.tm_sec, //
      errno, (double) t, s);
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者chux