小记——linux定时器之alarm

本来想写下自己的东西，但看到有一篇文章写得很好，于是就不自己写了。

出处：https://typecodes.com/linux/linuxalarmknockfunc.html

1. alarm函数

[1] 引用头文件：#include <unistd.h>;

[2] 函数标准式：unsigned int alarm(unsigned int seconds);

[3] 功能与作用：alarm()函数的主要功能是设置信号传送闹钟，即用来设置信号SIGALRM在经过参数seconds秒数后发送给目前的进程。如果未设置信号SIGALARM的处理函数，那么alarm()默认处理终止进程。

[4] 函数返回值：如果在seconds秒内再次调用了alarm函数设置了新的闹钟，则后面定时器的设置将覆盖前面的设置，即之前设置的秒数被新的闹钟时间取代；当参数seconds为0时，之前设置的定时器闹钟将被取消，并将剩下的时间返回。

2. 测试

原文的测试环境是RedHat Linux5.3，本人在Ubuntu 14.04中再次进行了测试。测试结果与原作者一致。

了解了alarm()函数的功能特性和返回值的特性后，我们就可以对其测试。测试方向有两个：其一，测试常规只单独存在一个闹钟函数alarm()的程序；其二，测试程序中包含多个alarm()闹钟函数。因此整理了下面几个程序，通过比较学习更有助于理解。测试环境是RedHat Linux5.3，GCC编译调试。

2.1 alarm()测试1.1

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>

void sig_alarm() 
{ 
  exit(0); 
}
int main(int argc, char *argv[]) 
{ 
  signal(SIGALRM, sig_alarm); 
  alarm(10); 
  sleep(15); 
  printf("Hello World!\n"); 
  return 0; 
}

程序分析：在文件test1.c中，定义了一个时钟alarm(10)，它的作用是让信号SIGALRM在经过10秒后传送给目前main()所在进程；接着又定义了sleep(15)，它的作用是让执行挂起15秒的时间。所以当main()程序挂起10秒钟时，signal函数调用SIGALRM信号的处理函数sig_alarm，并且sig_alarm执行exit(0)使得程序直接退出。因此，printf("Hello World!\n")语句是没有被执行的。

2.2 alarm()测试1.2

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>

void sig_alarm() 
{ 
  exit(0); 
} 
int main(int argc, char *argv[]) 
{ 
  signal(SIGALRM, sig_alarm); 
  alarm(10); 
  sleep(5); 
  printf("Hello World!\n"); 
  return 0; 
}

程序分析：与test1.c文件不同的是，在文件test2.c中延时函数为sleep(5)，即执行挂起5秒的时间。所以当main()程序挂起5秒钟时，由于还没到达设置的闹钟10秒，那么main就执行下面的printf("Hello World!\n")语句；紧接着又执行下面的return 0语句，从而直接退出程序。因此，整个test2.c文件输出的内容为：Hello World!。

2.3 alarm()测试2

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>

void handler()
{
  printf("hello\n");
}

void main()
{
  int i;
  signal(SIGALRM, handler);
  alarm(5);
  for(i = 1; i < 7; i++)
  {
    printf("sleep %d ...\n", i);
    sleep(1);
  }
}

程序分析：在文件test3.c中，定义时钟alarm(5)，而main()函数中主要是一个for循环输出语句。当main函数执行到i=5时，for循环先执行printf("sleep %d ...\n", 5)语句输出"sleep 5 ..."，然后执行sleep(1)语句。此时已经到达闹钟时间5秒，因此会把信号SIGALRM传送给当前main()函数进程；接着调用SIGALRM信号的处理函数handler，从而输出"hello"，然后又返回到sleep(1)这个点；最后for循环执行i=6，输出"sleep 6"，最终延时1秒后结束整个程序。

以上三个程序都只包含一个alarm()闹钟函数，下面两个程序包含两个alarm()。并且为了更为真切的观察包含alarm()闹钟函数的程序的执行过程，程序通过调用系统打印输出当前时间，通过时间差来进一步理解。

2.4 alarm()测试3.1

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>

static void sig_alrm(int signo);
int main(void)
{
  signal(SIGALRM,sig_alrm);
  system("date");
  alarm(20);
  sleep(5);
  printf("%d\n",alarm(15));
  pause();
}

static void sig_alrm(int signo){
  system("date");
  return;
}

程序分析：在test4.c的main()函数中，先设置了一个闹钟函数alarm(20)，即在20秒时将SIGALRM信号传送送给当前进程；然后又定义了一个延时函数sleep(5)，接着又定义了一个闹钟函数alarm(15)，它的作用是清除前面设置的闹钟alarm(20)并返回剩余的时间20-5=15秒。所以，程序先执行system("date")语句输出当前时间；然后进程休眠5秒后，程序执行输出语句printf("%d\n",alarm(15))，由于alarm(15)先返回15秒，即打印输出15；接着程序执行pause()函数，使当前进程处于挂起状态，直到捕捉到一个信号；当再过15秒后，SIGALARM信号的处理函数sig_alrm执行system("date")语句输出当前时间；最后pause终止进程。因此，整个程序执行的时间为5+15=20秒。

2.5 alarm()测试3.2

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>

static void sig_alrm(int signo);
int main(void)
{
  signal(SIGALRM,sig_alrm);
  system("date");
  alarm(20);
  sleep(5);
  printf("%d\n",alarm(5));
  pause();
}

static void sig_alrm(int signo){
  system("date");
  return;
}

程序分析：与test4.c文件不同的是，在文件test5.c中闹钟函数为alarm(5)。因此，整个程序执行的时间为5+5=10秒。值得注意的是，alarm(0)表示清除之前设置的闹钟信号，并返回0。因为，如果这里把alarm(5)改成alarm(0)，那么整个程序执行的时间为5+0=5秒。

最后：需要注意的是，原作者在文章中进行了精确的时间计算，而程序运行的结果也与作者的计算一致，但即使如此，精确的结果也是不可信的和计算精确的结果也是不可行的。在某些条件下，我们实际花费和等待的时间很有可能比程序设定的时间要长，而且1秒对于现代的操作系统来说，实在是太长了。

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