浅谈linux几种定时函数的使用

时间：2021-12-18 04:40:07

在程序开发过程中，我们时不时要用到一些定时器，通常如果时间精度要求不高，可以使用sleep，uslepp函数让进程睡眠一段时间来实现定时，

前者单位为秒（s），后者为微妙（us）；但有时候我们又不想让进程睡眠阻塞在哪儿，我们需要进程正常执行，当到达规定的时间时再去执行相应的操作，

在linux下面我们一般使用alarm函数跟setitimer函数来实现定时功能；

下面对这两个函数进行详细分析：

（1）alarm函数

alarm也称为闹钟函数，它可以在进程中设置一个定时器，当定时器指定的时间到时，它向进程发送SIGALRM信号；

alarm函数原型如下：

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unsigned int alarm（unsigned int seconds);
//seconds 为指定的秒数

所需头文件
　　#include<unistd.h>

函数原型
　　unsigned int alarm（unsigned int seconds)

函数参数
　　seconds:指定秒数

函数返回值
　　成功：如果调用此alarm（）前，进程已经设置了闹钟时间，则返回上一个闹钟时间的剩余时间，否则返回0。
　　出错：-1

下面是alarm（）函数的简单例子：

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void sigalrm_fn(int sig) 
 
{
  printf("alarm!\n");
  alarm(2);
  return;
}
 
int main(void)
 
{
  signal(SIGALRM, sigalrm_fn); //后面的函数必须是带int参数的
  alarm(1);
  while(1) 
  pause();
 
}

（2）setitimer（）函数

在linux下如果对定时要求不太精确的话，使用alarm()和signal()就行了，但是如果想要实现精度较高的定时功能的话，就要使用setitimer函数。

setitimer()为Linux的API，并非C语言的Standard Library，setitimer()有两个功能，一是指定一段时间后，才执行某个function，二是每间格一段时间就执行某个function；

Linux为每个任务安排了3个内部定时器：

ITIMER_REAL：实时定时器，不管进程在何种模式下运行（甚至在进程被挂起时），它总在计数。定时到达，向进程发送SIGALRM信号。

ITIMER_VIRTUAL：这个不是实时定时器，当进程在用户模式（即程序执行时）计算进程执行的时间。定时到达后向该进程发送SIGVTALRM信号。

ITIMER_PROF：进程在用户模式（即程序执行时）和核心模式（即进程调度用时）均计数。定时到达产生SIGPROF信号。ITIMER_PROF记录的时间比ITIMER_VIRTUAL多了进程调度所花的时间。

定时器在初始化是，被赋予一个初始值，随时间递减，递减至0后发出信号，同时恢复初始值。在任务中，我们可以一种或者全部三种定时器，但同一时刻同一类型的定时器只能使用一个。

setitimer函数原型如下：

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#include <sys/time.h>
 
    int setitimer(int which, const struct itimerval *new_value,
           struct itimerval *old_value);
 
 Timer values are defined by the following structures:
 
      struct itimerval {
        struct timeval it_interval; /* next value */
        struct timeval it_value;  /* current value */
      };
 
      struct timeval {
        time_t   tv_sec;     /* seconds */
        suseconds_t tv_usec;    /* microseconds */
      };

it_interval用来指定每隔多长时间执行任务， it_value用来保存当前时间离执行任务还有多长时间。比如说， 你指定it_interval为2秒(微秒为0)，开始的时候我们把it_value的时间也设定为2秒（微秒为0），当过了一秒， it_value就减少一个为1， 再过1秒，则it_value又减少1，变为0，这个时候发出信号（告诉用户时间到了，可以执行任务了），并且系统自动把it_value的时间重置为 it_interval的值，即2秒，再重新计数

下面是setitimer简单实例：

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#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <sys/time.h>
 
void test_func()
{
  static count = 0;
 
  printf("count is %d\n", count++);
}
 
void init_sigaction()
{
  struct sigaction act;
     
  act.sa_handler = test_func; //设置处理信号的函数
  act.sa_flags = 0;
 
  sigemptyset(&act.sa_mask);
  sigaction(SIGPROF, &act, NULL);//时间到发送SIGROF信号
}
 
void init_time()
{
  struct itimerval val;
     
  val.it_value.tv_sec = 1; //1秒后启用定时器
  val.it_value.tv_usec = 0;
 
  val.it_interval = val.it_value; //定时器间隔为1s
 
  setitimer(ITIMER_PROF, &val, NULL);
}
 
int main(int argc, char **argv)
{
 
  init_sigaction();
  init_time();
 
  while(1);
 
  return 0;
}

可以看出每个一秒输出一个count的值：

下面是运行结果：

[root@localhost 5th]# ./test
count is 0
count is 1
count is 2
count is 3
count is 4
count is 5
count is 6
count is 7
count is 8
count is 9

附录：

signal

1. 头文件
#include <signal.h>

2. 功能
设置某一信号的对应动作

3. 函数原型
void (*signal(int signum,void(* handler)(int)))(int);

分解来看：

typedef void (*sig_t) (int);
sig_t signal(int sig, sig_t func);

第一个参数是目标信号。func参数是一个指针，指向某个处理该信号的函数。这个处理信号函数带有一个int型参数，并应返回void。
func参数也可以设定为下面的一些值：
SIG_IGN: 如果func参数被设置为SIG_IGN，该信号将被忽略。
SIG_DFL: 如果func参数被设置为SIG_DFL，该信号会按照确定行为处理。

4. sig信号的可能类型

1) #define SIGHUP 1 /* hangup */

SIGHUP是Unix系统管理员很常用的一个信号。许多后台服务进程在接受到该信号后将会重新读取它们的配置文件。然而，该信号的实际功能是通知进程它的控制终端被断开。缺省行为是终止进程。

2) #define SIGINT 2 /* interrupt */

对于Unix使用者来说，SIGINT是另外一个常用的信号。许多shell的CTRL-C组合使得这个信号被大家所熟知。该信号的正式名字是中断信号。缺省行为是终止进程。

3) #define SIGQUIT 3 /* quit */

SIGQUIT信号被用于接收shell的CTRL-/组合。另外，它还用于告知进程退出。这是一个常用信号，用来通知应用程序从容的（译注:即在结束前执行一些退出动作）关闭。缺省行为是终止进程，并且创建一个核心转储。

4) #define SIGILL 4 /* illegal instr. (not reset when caught) */

如果正在执行的进程中包含非法指令，操作系统将向该进程发送SIGILL信号。如果你的程序使用了线程，或者pointer functions，那么可能的话可以尝试捕获该信号来协助调试。（[color=Red]注意：原文这句为：“If your program makes use of use of threads, or pointer functions, try to catch this signal if possible for aid in debugging.”。中间的两个use of use of，不知是原书排版的瑕疵还是我确实没有明白其意义；另外，偶经常听说functions pointer，对于pointer functions，google了一下，应该是fortran里面的东西，不管怎样，还真不知道，确切含义还请知道的兄弟斧正。[/color]）缺省行为是终止进程，并且创建一个核心转储。

5) #define SIGTRAP 5 /* trace trap (not reset when caught) */

SIGTRAP这个信号是由POSIX标准定义的，用于调试目的。当被调试进程接收到该信号时，就意味着它到达了某一个调试断点。一旦这个信号被交付，被调试的进程就会停止，并且它的父进程将接到通知。缺省行为是终止进程，并且创建一个核心转储。

6) #define SIGABRT 6 /* abort() */

SIGABRT提供了一种在异常终止(abort)一个进程的同时创建一个核心转储的方法。然而如果该信号被捕获，并且信号处理句柄没有返回，那么进程不会终止。缺省行为是终止进程，并且创建一个核心转储。

7) #define SIGFPE 8 /* floating point exception */

当进程发生一个浮点错误时，SIGFPE信号被发送给该进程。对于那些处理复杂数学运算的程序，一般会建议你捕获该信号。缺省行为是终止进程，并且创建一个核心转储。

8) #define SIGKILL 9 /* kill (cannot be caught or ignored) */

SIGKILL是这些信号中最难对付的一个。正如你在它旁边的注释中看到的那样，这个信号不能被捕获或忽略。一旦该信号被交付给一个进程，那么这个进程就会终止。然而，会有一些极少数情况SIGKILL不会终止进程。这些罕见的情形在处理一个“非中断操作”（比如磁盘I/O）的时候发生。虽然这样的情形极少发生，然而一旦发生的话，会造成进程死锁。唯一结束进程的办法就只有重新启动了。缺省行为是终止进程。

9) #define SIGBUS 10 /* bus error */

如同它的名字暗示的那样，CPU检测到数据总线上的错误时将产生SIGBUS信号。当程序尝试去访问一个没有正确对齐的内存地址时就会产生该信号。缺省行为是终止进程，并且创建一个核心转储。

10) #define SIGSEGV 11 /* segmentation violation */

SIGSEGV是另一个C/C++程序员很熟悉的信号。当程序没有权利访问一个受保护的内存地址时，或者访问无效的虚拟内存地址（脏指针，dirty pointers，译注：由于没有和后备存储器中内容进行同步而造成。关于野指针，可以参见http://en.wikipedia.org/wiki/Wild_pointer 的解释。）时，会产生这个信号。缺省行为是终止进程，并且创建一个核心转储。

11) #define SIGSYS 12 /* non-existent system call invoked */

SIGSYS信号会在进程执行一个不存在的系统调用时被交付。操作系统会交付该信号，并且进程会被终止。缺省行为是终止进程，并且创建一个核心转储。

12) #define SIGPIPE 13 /* write on a pipe with no one to read it */

管道的作用就像电话一样，允许进程之间的通信。如果进程尝试对管道执行写操作，然而管道的另一边却没有回应者时，操作系统会将SIGPIPE信号交付给这个讨厌的进程（这里就是那个打算写入的进程）。缺省行为是终止进程。

13) #define SIGALRM 14 /* alarm clock */

在进程的计时器到期的时候，SIGALRM信号会被交付（delivered）给进程。这些计时器由本章后面将会提及
的setitimer和alarm调用设置。缺省行为是终止进程。

14) #define SIGTERM 15 /* software termination signal from kill */

SIGTERM信号被发送给进程，通知该进程是时候终止了，并且在终止之前做一些清理活动。SIGTERM信号是Unix的kill命令发送的缺省信号，同时也是操作系统关闭时向进程发送的缺省信号。缺省行为是终止进程。

15) #define SIGURG 16 /* urgent condition on IO channel */

在进程已打开的套接字上发生某些情况时，SIGURG将被发送给该进程。如果进程不捕获这个信号的话，那么将被丢弃。缺省行为是丢弃这个信号。

16) #define SIGSTOP 17 /* sendable stop signal not from tty */

本信号不能被捕获或忽略。一旦进程接收到SIGSTOP信号，它会立即停止(stop)，直到接收到另一个SIGCONT
信号为止。缺省行为是停止进程，直到接收到一个SIGCONT信号为止。

17) #define SIGTSTP 18 /* stop signal from tty */

SIGSTP与SIGSTOP类似，它们的区别在于SIGSTP信号可以被捕获或忽略。当shell从键盘接收到CTRL-Z的时候就会交付（deliver）这个信号给进程。缺省行为是停止进程，直到接收到一个SIGCONT信号为止。

18) #define SIGCONT 19 /* continue a stopped process */

SIGCONT也是一个有意思的信号。如前所述，当进程停止的时候，这个信号用来告诉进程恢复运行。该信号的有趣的地方在于：它不能被忽略或阻塞，但可以被捕获。这样做很有意义：因为进程大概不愿意忽略或阻塞SIGCONT信号，否则，如果进程接收到SIGSTOP或SIGSTP的时候该怎么办？缺省行为是丢弃该信号。

19) #define SIGCHLD 20 /* to parent on child stop or exit */

SIGCHLD是由Berkeley Unix引入的，并且比SRV 4 Unix上的实现有更好的接口。（如果信号是一个没有追溯能力的过程(not a retroactive process)，那么BSD的SIGCHID信号实现会比较好。在system V Unix的实现中，如果进程要求捕获该信号，操作系统会检查是否存在有任何未完成的子进程（这些子进程是已经退出exit)的子进程，并且在等待调用wait的父进程收集它们的状态）。如果子进程退出的时候附带有一些终止信息(terminating information），那么信号处理句柄就会被调用。所以，仅仅要求捕获这个信号会导致信号处理句柄被调用(译注：即是上面说的“信号的追溯能力”)，而这是却一种相当混乱的状况。）一旦一个进程的子进程状态发生改变，SIGCHLD信号就会被发送给该进程。就像我在前面章节提到的，父进程虽然可以fork出子进程，但没有必要等待子进程退出。一般来说这是不太好的，因为这样的话，一旦进程退出就可能会变成一个僵尸进程。可是如果父进程捕获SIGCHLD信号的话，它就可以使用wait系列调用中的某一个去收集子进程状态，或者判断发生了什么事情。当发送SIGSTOP,SIGSTP或SIGCONF信号给子进程时，SIGCHLD信号也会被发送给父进程。缺省行为是丢弃该信号。

20) #define SIGTTIN 21 /* to readers pgrp upon background tty read */

当一个后台进程尝试进行一个读操作时，SIGTTIN信号被发送给该进程。进程将会阻塞直到接收到SIGCONT信号为止。缺省行为是停止进程，直到接收到SIGCONT信号。

21) #define SIGTTOU 22 /* like TTIN if (tp->t_local&LTOSTOP) */

SIGTTOU信号与SIGTTIN很相似，不同之处在于SIGTTOU信号是由于后台进程尝试对一个设置了TOSTOP属性的tty执行写操作时才会产生。然而，如果tty没有设置这个属性，SIGTTOU就不会被发送。缺省行为是停止进程，直到接收到SIGCONT信号。

22) #define SIGIO 23 /* input/output possible signal */

如果进程在一个文件描述符上有I/O操作的话，SIGIO信号将被发送给这个进程。进程可以通过fcntl调用来设置。缺省行为是丢弃该信号。

23) #define SIGXCPU 24 /* exceeded CPU time limit */

如果一旦进程超出了它可以使用的CPU限制（CPU limit），SIGXCPU信号就被发送给它。这个限制可以使用随后讨论的setrlimit设置。缺省行为是终止进程。

24) #define SIGXFSZ 25 /* exceeded file size limit */

如果一旦进程超出了它可以使用的文件大小限制，SIGXFSZ信号就被发送给它。稍后我们会继续讨论这个信号。缺省行为是终止进程。

25) #define SIGVTALRM 26 /* virtual time alarm */

如果一旦进程超过了它设定的虚拟计时器计数时，SIGVTALRM信号就被发送给它。缺省行为是终止进程。

26) #define SIGPROF 27 /* profiling time alarm */

当设置了计时器时，SIGPROF是另一个将会发送给进程的信号。缺省行为是终止进程。

27) #define SIGWINCH 28 /* window size changes */

当进程调整了终端的行或列时（比如增大你的xterm的尺寸），SIGWINCH信号被发送给该进程。缺省行为是丢弃该信号。

28) #define SIGUSR1 29 /* user defined signal 1 */

29) #define SIGUSR2 30 /* user defined signal 2 */

SIGUSR1和SIGUSR2这两个信号被设计为用户指定。它们可以被设定来完成你的任何需要。换句话说，操作系统没有任何行为与这两个信号关联。缺省行为是终止进程。(译注：按原文的意思翻译出来似乎这两句话有点矛盾。)

5. 例子

5.1. Linux下的Ctrl+C在Windows下的实现一

Linux下通常的做法：

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signal(SIGINT, sigfunc); // 设置信号
void sigfunc(int signo)
  {
   ... //处理信号相关的操作
  }

以下是Linux下的Ctrl+C在Windows下的实现

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#include <stdio.h>
  #include <windows.h>
  static is_loop = 1;
  // 捕获控制台 Ctrl+C 事件的函数
  BOOL CtrlHandler( DWORD fdwCtrlType )
  {
   switch (fdwCtrlType)
   {
   /* Handle the CTRL-C signal. */
   case CTRL_C_EVENT:
     printf("CTRL_C_EVENT \n");
     break;
   case CTRL_CLOSE_EVENT:
     printf("CTRL_CLOSE_EVENT \n");
     break;
   case CTRL_BREAK_EVENT:
     printf("CTRL_BREAK_EVENT \n");
     break;
   case CTRL_LOGOFF_EVENT:
     printf("CTRL_LOGOFF_EVENT \n");
     break;
   case CTRL_SHUTDOWN_EVENT:
     printf("CTRL_SHUTDOWN_EVENT \n");
     break;
   default:
     return FALSE;
   }
   is_loop = 0;
   return (TRUE);
  }
 
  int main(int argc, char *argv[])
  {
   printf("Set Console Ctrl Handler\n");
   SetConsoleCtrlHandler((PHANDLER_ROUTINE)CtrlHandler, TRUE);
   while (is_loop);
   return 0;
  }

5.2.Linux下的Ctrl+C在Windows下的实现二

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#include <stdio.h>
  #include <windows.h>
  #define CONTRL_C_HANDLE() signal(3, exit)
  int main(int argc, char *argv[])
  {
   printf("Set Console Ctrl Handler\n");
   CONTRL_C_HANDLE();
   while (1);
   system("PAUSE");
   return 0;
  }

以上就是小编为大家带来的浅谈linux几种定时函数的使用全部内容了，希望大家多多支持服务器之家~

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