Add nanosecond precision to File.utime on Unix (#15335)

`Crystal::System::File.utime` uses `LibC.utimensat` when available, otherwise falls back to `utimes`.

The `utimensat` syscall is specified in POSIX.1-2008 and was introduced in the following OS releases:

- Linux 2.6.22, glibc 2.6
- macOS 10.14
- FreeBSD 10.3
- OpenBSD 5.0

To keep some backward compatibility, the x86_64-darwin bindings do not
declare it. We can however assume the syscalls to be present when
compiling for aarch64-darwin.

Co-authored-by: Kubo Takehiro <kubo@jiubao.org>

src/crystal/system/unix/file.cr

@@ -185,10 +185,19 @@ module Crystal::System::File
   end
 
   def self.utime(atime : ::Time, mtime : ::Time, filename : String) : Nil
-    timevals = uninitialized LibC::Timeval[2]
-    timevals[0] = Crystal::System::Time.to_timeval(atime)
-    timevals[1] = Crystal::System::Time.to_timeval(mtime)
-    ret = LibC.utimes(filename, timevals)
+    ret =
+      {% if LibC.has_method?("utimensat") %}
+        timespecs = uninitialized LibC::Timespec[2]
+        timespecs[0] = Crystal::System::Time.to_timespec(atime)
+        timespecs[1] = Crystal::System::Time.to_timespec(mtime)
+        LibC.utimensat(LibC::AT_FDCWD, filename, timespecs, 0)
+      {% else %}
+        timevals = uninitialized LibC::Timeval[2]
+        timevals[0] = Crystal::System::Time.to_timeval(atime)
+        timevals[1] = Crystal::System::Time.to_timeval(mtime)
+        LibC.utimes(filename, timevals)
+      {% end %}
+
     if ret != 0
       raise ::File::Error.from_errno("Error setting time on file", file: filename)
     end

src/lib_c/aarch64-android/c/fcntl.cr

@@ -19,6 +19,7 @@ lib LibC
   O_RDONLY   =       0o0
   O_RDWR     =       0o2
   O_WRONLY   =       0o1
+  AT_FDCWD   =      -100
 
   fun fcntl(__fd : Int, __cmd : Int, ...) : Int
   fun open(__path : Char*, __flags : Int, ...) : Int

src/lib_c/aarch64-android/c/sys/stat.cr

@@ -53,4 +53,5 @@ lib LibC
   fun mkdir(__path : Char*, __mode : ModeT) : Int
   fun stat(__path : Char*, __buf : Stat*) : Int
   fun umask(__mask : ModeT) : ModeT
+  fun utimensat(fd : Int, path : Char*, times : Timespec[2], flag : Int) : Int
 end

src/lib_c/aarch64-darwin/c/fcntl.cr

@@ -19,6 +19,7 @@ lib LibC
   O_RDONLY   =    0x0000
   O_RDWR     =    0x0002
   O_WRONLY   =    0x0001
+  AT_FDCWD   =        -2
 
   struct Flock
     l_start : OffT

src/lib_c/aarch64-darwin/c/sys/stat.cr

@@ -56,4 +56,5 @@ lib LibC
   fun mknod(x0 : Char*, x1 : ModeT, x2 : DevT) : Int
   fun stat = stat64(x0 : Char*, x1 : Stat*) : Int
   fun umask(x0 : ModeT) : ModeT
+  fun utimensat(fd : Int, path : Char*, times : Timespec[2], flag : Int) : Int
 end

src/lib_c/aarch64-darwin/c/sys/time.cr

@@ -12,6 +12,5 @@ lib LibC
   end
 
   fun gettimeofday(x0 : Timeval*, x1 : Void*) : Int
-  fun utimes(path : Char*, times : Timeval[2]) : Int
-  fun futimes(fd : Int, times : Timeval[2]) : Int
+  fun futimens(fd : Int, times : Timespec[2]) : Int
 end

src/lib_c/aarch64-linux-gnu/c/fcntl.cr

@@ -19,6 +19,7 @@ lib LibC
   O_RDONLY   =       0o0
   O_RDWR     =       0o2
   O_WRONLY   =       0o1
+  AT_FDCWD   =      -100
 
   struct Flock
     l_type : Short

src/lib_c/aarch64-linux-gnu/c/sys/stat.cr

@@ -54,4 +54,5 @@ lib LibC
   fun mknod(path : Char*, mode : ModeT, dev : DevT) : Int
   fun stat(file : Char*, buf : Stat*) : Int
   fun umask(mask : ModeT) : ModeT
+  fun utimensat(fd : Int, path : Char*, times : Timespec[2], flag : Int) : Int
 end

src/lib_c/aarch64-linux-gnu/c/sys/time.cr

@@ -12,6 +12,5 @@ lib LibC
   end
 
   fun gettimeofday(tv : Timeval*, tz : Void*) : Int
-  fun utimes(path : Char*, times : Timeval[2]) : Int
   fun futimens(fd : Int, times : Timespec[2]) : Int
 end

src/lib_c/aarch64-linux-musl/c/fcntl.cr

@@ -19,6 +19,7 @@ lib LibC
   O_RDONLY   =       0o0
   O_RDWR     =       0o2
   O_WRONLY   =       0o1
+  AT_FDCWD   =      -100
 
   struct Flock
     l_type : Short

src/lib_c/aarch64-linux-musl/c/sys/stat.cr

@@ -54,4 +54,5 @@ lib LibC
   fun mknod(x0 : Char*, x1 : ModeT, x2 : DevT) : Int
   fun stat(x0 : Char*, x1 : Stat*) : Int
   fun umask(x0 : ModeT) : ModeT
+  fun utimensat(fd : Int, path : Char*, times : Timespec[2], flag : Int) : Int
 end

src/lib_c/aarch64-linux-musl/c/sys/time.cr

@@ -12,6 +12,5 @@ lib LibC
   end
 
   fun gettimeofday(x0 : Timeval*, x1 : Void*) : Int
-  fun utimes(path : Char*, times : Timeval[2]) : Int
   fun futimens(fd : Int, times : Timespec[2]) : Int
 end

src/lib_c/arm-linux-gnueabihf/c/fcntl.cr

@@ -19,6 +19,7 @@ lib LibC
   O_RDONLY   =       0o0
   O_RDWR     =       0o2
   O_WRONLY   =       0o1
+  AT_FDCWD   =      -100
 
   struct Flock
     l_type : Short

src/lib_c/arm-linux-gnueabihf/c/sys/stat.cr

@@ -55,4 +55,5 @@ lib LibC
   fun mknod(path : Char*, mode : ModeT, dev : DevT) : Int
   fun stat(file : Char*, buf : Stat*) : Int
   fun umask(mask : ModeT) : ModeT
+  fun utimensat(fd : Int, path : Char*, times : Timespec[2], flag : Int) : Int
 end

src/lib_c/arm-linux-gnueabihf/c/sys/time.cr

@@ -12,6 +12,5 @@ lib LibC
   end
 
   fun gettimeofday(tv : Timeval*, tz : Void*) : Int
-  fun utimes(path : Char*, times : Timeval[2]) : Int
   fun futimens(fd : Int, times : Timespec[2]) : Int
 end

src/lib_c/i386-linux-gnu/c/fcntl.cr

@@ -19,6 +19,7 @@ lib LibC
   O_RDONLY   =       0o0
   O_RDWR     =       0o2
   O_WRONLY   =       0o1
+  AT_FDCWD   =      -100
 
   struct Flock
     l_type : Short

src/lib_c/i386-linux-gnu/c/sys/stat.cr

@@ -54,4 +54,5 @@ lib LibC
   fun mknod(path : Char*, mode : ModeT, dev : DevT) : Int
   fun stat = stat64(file : Char*, buf : Stat*) : Int
   fun umask(mask : ModeT) : ModeT
+  fun utimensat(fd : Int, path : Char*, times : Timespec[2], flag : Int) : Int
 end

src/lib_c/i386-linux-gnu/c/sys/time.cr

@@ -12,6 +12,5 @@ lib LibC
   end
 
   fun gettimeofday(tv : Timeval*, tz : Void*) : Int
-  fun utimes(path : Char*, times : Timeval[2]) : Int
   fun futimens(fd : Int, times : Timespec[2]) : Int
 end

src/lib_c/i386-linux-musl/c/fcntl.cr

@@ -19,6 +19,7 @@ lib LibC
   O_RDONLY   =       0o0
   O_RDWR     =       0o2
   O_WRONLY   =       0o1
+  AT_FDCWD   =      -100
 
   struct Flock
     l_type : Short

src/lib_c/i386-linux-musl/c/sys/stat.cr

@@ -54,4 +54,5 @@ lib LibC
   fun mknod(x0 : Char*, x1 : ModeT, x2 : DevT) : Int
   fun stat(x0 : Char*, x1 : Stat*) : Int
   fun umask(x0 : ModeT) : ModeT
+  fun utimensat(fd : Int, path : Char*, times : Timespec[2], flag : Int) : Int
 end

src/lib_c/i386-linux-musl/c/sys/time.cr

@@ -12,6 +12,5 @@ lib LibC
   end
 
   fun gettimeofday(x0 : Timeval*, x1 : Void*) : Int
-  fun utimes(path : Char*, times : Timeval[2]) : Int
   fun futimens(fd : Int, times : Timespec[2]) : Int
 end

src/lib_c/x86_64-dragonfly/c/fcntl.cr

@@ -3,22 +3,23 @@ require "./sys/stat"
 require "./unistd"
 
 lib LibC
-  F_GETFD    =       1
-  F_SETFD    =       2
-  F_GETFL    =       3
-  F_SETFL    =       4
-  FD_CLOEXEC =       1
-  O_CLOEXEC  = 0x20000
-  O_EXCL     =  0x0800
-  O_TRUNC    =  0x0400
-  O_CREAT    =  0x0200
-  O_NOFOLLOW =  0x0100
-  O_SYNC     =  0x0080
-  O_APPEND   =  0x0008
-  O_NONBLOCK =  0x0004
-  O_RDWR     =  0x0002
-  O_WRONLY   =  0x0001
-  O_RDONLY   =  0x0000
+  F_GETFD    =          1
+  F_SETFD    =          2
+  F_GETFL    =          3
+  F_SETFL    =          4
+  FD_CLOEXEC =          1
+  O_CLOEXEC  =    0x20000
+  O_EXCL     =     0x0800
+  O_TRUNC    =     0x0400
+  O_CREAT    =     0x0200
+  O_NOFOLLOW =     0x0100
+  O_SYNC     =     0x0080
+  O_APPEND   =     0x0008
+  O_NONBLOCK =     0x0004
+  O_RDWR     =     0x0002
+  O_WRONLY   =     0x0001
+  O_RDONLY   =     0x0000
+  AT_FDCWD   = 0xFFFAFDCD
 
   struct Flock
     l_start : OffT

src/lib_c/x86_64-dragonfly/c/sys/stat.cr

@@ -59,4 +59,5 @@ lib LibC
   fun mknod(x0 : Char*, x1 : ModeT, x2 : DevT) : Int
   fun stat(x0 : Char*, x1 : Stat*) : Int
   fun umask(x0 : ModeT) : ModeT
+  fun utimensat(fd : Int, path : Char*, times : Timespec[2], flag : Int) : Int
 end

src/lib_c/x86_64-dragonfly/c/sys/time.cr

@@ -12,6 +12,5 @@ lib LibC
   end
 
   fun gettimeofday(x0 : Timeval*, x1 : Timezone*) : Int
-  fun utimes(path : Char*, times : Timeval[2]) : Int
   fun futimens(fd : Int, times : Timespec[2]) : Int
 end

src/lib_c/x86_64-freebsd/c/fcntl.cr

@@ -19,6 +19,7 @@ lib LibC
   O_RDONLY   =     0x0000
   O_RDWR     =     0x0002
   O_WRONLY   =     0x0001
+  AT_FDCWD   =       -100
 
   struct Flock
     l_start : OffT

src/lib_c/x86_64-freebsd/c/sys/stat.cr

@@ -59,4 +59,5 @@ lib LibC
   fun mknod(x0 : Char*, x1 : ModeT, x2 : DevT) : Int
   fun stat(x0 : Char*, x1 : Stat*) : Int
   fun umask(x0 : ModeT) : ModeT
+  fun utimensat(fd : Int, path : Char*, times : Timespec[2], flag : Int) : Int
 end

src/lib_c/x86_64-freebsd/c/sys/time.cr

@@ -12,6 +12,5 @@ lib LibC
   end
 
   fun gettimeofday(x0 : Timeval*, x1 : Timezone*) : Int
-  fun utimes(path : Char*, times : Timeval[2]) : Int
   fun futimens(fd : Int, times : Timespec[2]) : Int
 end

src/lib_c/x86_64-linux-gnu/c/fcntl.cr

@@ -19,6 +19,7 @@ lib LibC
   O_RDONLY   =       0o0
   O_RDWR     =       0o2
   O_WRONLY   =       0o1
+  AT_FDCWD   =      -100
 
   struct Flock
     l_type : Short

src/lib_c/x86_64-linux-gnu/c/sys/stat.cr

@@ -58,4 +58,5 @@ lib LibC
   fun stat(file : Char*, buf : Stat*) : Int
   fun __xstat(ver : Int, file : Char*, buf : Stat*) : Int
   fun umask(mask : ModeT) : ModeT
+  fun utimensat(fd : Int, path : Char*, times : Timespec[2], flag : Int) : Int
 end

src/lib_c/x86_64-linux-gnu/c/sys/time.cr

@@ -12,6 +12,5 @@ lib LibC
   end
 
   fun gettimeofday(tv : Timeval*, tz : Void*) : Int
-  fun utimes(path : Char*, times : Timeval[2]) : Int
   fun futimens(fd : Int, times : Timespec[2]) : Int
 end

src/lib_c/x86_64-linux-musl/c/fcntl.cr

@@ -19,6 +19,7 @@ lib LibC
   O_RDONLY   =       0o0
   O_RDWR     =       0o2
   O_WRONLY   =       0o1
+  AT_FDCWD   =      -100
 
   struct Flock
     l_type : Short

src/lib_c/x86_64-linux-musl/c/sys/stat.cr

@@ -53,4 +53,5 @@ lib LibC
   fun mknod(x0 : Char*, x1 : ModeT, x2 : DevT) : Int
   fun stat(x0 : Char*, x1 : Stat*) : Int
   fun umask(x0 : ModeT) : ModeT
+  fun utimensat(fd : Int, path : Char*, times : Timespec[2], flag : Int) : Int
 end

src/lib_c/x86_64-linux-musl/c/sys/time.cr

@@ -12,6 +12,5 @@ lib LibC
   end
 
   fun gettimeofday(x0 : Timeval*, x1 : Void*) : Int
-  fun utimes(path : Char*, times : Timeval[2]) : Int
   fun futimens(fd : Int, times : Timespec[2]) : Int
 end

src/lib_c/x86_64-netbsd/c/fcntl.cr

@@ -19,6 +19,7 @@ lib LibC
   O_RDONLY   =   0x0000
   O_RDWR     =   0x0002
   O_WRONLY   =   0x0001
+  AT_FDCWD   =     -100
 
   struct Flock
     l_start : OffT

src/lib_c/x86_64-netbsd/c/sys/stat.cr

@@ -55,4 +55,5 @@ lib LibC
   fun mknod = __mknod50(x0 : Char*, x1 : ModeT, x2 : DevT) : Int
   fun stat = __stat50(x0 : Char*, x1 : Stat*) : Int
   fun umask(x0 : ModeT) : ModeT
+  fun utimensat(fd : Int, path : Char*, times : Timespec[2], flag : Int) : Int
 end

src/lib_c/x86_64-netbsd/c/sys/time.cr

@@ -12,6 +12,5 @@ lib LibC
   end
 
   fun gettimeofday = __gettimeofday50(x0 : Timeval*, x1 : Timezone*) : Int
-  fun utimes = __utimes50(path : Char*, times : Timeval[2]) : Int
   fun futimens(fd : Int, times : Timespec[2]) : Int
 end

src/lib_c/x86_64-openbsd/c/fcntl.cr

@@ -19,6 +19,7 @@ lib LibC
   O_RDONLY   =  0x0000
   O_RDWR     =  0x0002
   O_WRONLY   =  0x0001
+  AT_FDCWD   =    -100
 
   struct Flock
     l_start : OffT

src/lib_c/x86_64-openbsd/c/sys/stat.cr

@@ -54,4 +54,5 @@ lib LibC
   fun mknod(x0 : Char*, x1 : ModeT, x2 : DevT) : Int
   fun stat(x0 : Char*, x1 : Stat*) : Int
   fun umask(x0 : ModeT) : ModeT
+  fun utimensat(fd : Int, path : Char*, times : Timespec[2], flag : Int) : Int
 end

src/lib_c/x86_64-openbsd/c/sys/time.cr

@@ -12,6 +12,5 @@ lib LibC
   end
 
   fun gettimeofday(x0 : Timeval*, x1 : Timezone*) : Int
-  fun utimes(path : Char*, times : Timeval[2]) : Int
   fun futimens(fd : Int, times : Timespec[2]) : Int
 end

src/lib_c/x86_64-solaris/c/fcntl.cr

@@ -3,22 +3,23 @@ require "./sys/stat"
 require "./unistd"
 
 lib LibC
-  F_GETFD    =        1
-  F_SETFD    =        2
-  F_GETFL    =        3
-  F_SETFL    =        4
-  FD_CLOEXEC =        1
-  O_CLOEXEC  = 0x800000
-  O_CREAT    =    0x100
-  O_NOFOLLOW =  0x20000
-  O_TRUNC    =    0x200
-  O_EXCL     =    0x400
-  O_APPEND   =     0x08
-  O_NONBLOCK =     0x80
-  O_SYNC     =     0x10
-  O_RDONLY   =        0
-  O_RDWR     =        2
-  O_WRONLY   =        1
+  F_GETFD    =          1
+  F_SETFD    =          2
+  F_GETFL    =          3
+  F_SETFL    =          4
+  FD_CLOEXEC =          1
+  O_CLOEXEC  =   0x800000
+  O_CREAT    =      0x100
+  O_NOFOLLOW =    0x20000
+  O_TRUNC    =      0x200
+  O_EXCL     =      0x400
+  O_APPEND   =       0x08
+  O_NONBLOCK =       0x80
+  O_SYNC     =       0x10
+  O_RDONLY   =          0
+  O_RDWR     =          2
+  O_WRONLY   =          1
+  AT_FDCWD   = 0xffd19553
 
   struct Flock
     l_type : Short

src/lib_c/x86_64-solaris/c/sys/stat.cr

@@ -56,4 +56,5 @@ lib LibC
   fun mknod(x0 : Char*, x1 : ModeT, x2 : DevT) : Int
   fun stat(x0 : Char*, x1 : Stat*) : Int
   fun umask(x0 : ModeT) : ModeT
+  fun utimensat(x0 : Int, x1 : Char*, x2 : Timespec[2], x3 : Int) : Int
 end

src/lib_c/x86_64-solaris/c/sys/time.cr

@@ -12,6 +12,5 @@ lib LibC
   end
 
   fun gettimeofday(x0 : Timeval*, x1 : Void*) : Int
-  fun utimes(path : Char*, times : Timeval[2]) : Int
   fun futimens(fd : Int, times : Timespec[2]) : Int
 end