• Linux C定时器使用指南


    使用定时器的目的是为了周期性的执行某一任务,或者是到了某个指定时间去执行某一任务。要达到这一目的,一般有两个常见的方法。一个是用linux内部的三个定时器,另一个是用sleep, usleep函数让进程睡眠一段时间,其实,还有一个方法,那就是用gettimeofday, difftime等自己来计算时间间隔,然后时间到了就执行某一任务,但是这种方法效率低,所以不常用。

    法一

    首先来看看linux操作系统为每一个进程提供的3个内部计时器。

    • ITIMER_REAL: 给一个指定的时间间隔,按照实际的时间来减少这个计数,当时间间隔为0的时候发出SIGALRM信号
    • ITIMER_VIRTUAL: 给定一个时间间隔,当进程执行的时候才减少计数,时间间隔为0的时候发出SIGVTALRM信号
    • ITIMER_PROF: 给定一个时间间隔,当进程执行或者是系统为进程调度的时候,减少计数,时间到了,发出SIGPROF信号,这个和ITIMER_VIRTUAL联合,常用来计算系统内核时间和用户时间。

    用到的函数有:

    #include <sys/time.h>
    int getitimer(int which,struct itimerval *value);
    int setitimer(int which,struct itimerval*newvalue,struct itimerval* oldvalue);

    strcut timeval {
        long tv_sec;/*秒*/
        long tv_usec;/*微秒*/
    };
    struct itimerval
    {
        struct timeval it_interval;/*时间间隔*/
        struct timeval it_value;/*当前时间计数*/
    };

    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, 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。 为了帮助你理解这个问题,我们来看一个例子:

    #include <sys/time.h>
    #include <stdio.h>
    #include <unistd.h>
    #include <signal.h>
    #include <string.h>
    staticchar msg[]=time is running out
    ”;
    staticint len;
    // 向标准错误输出信息,告诉用户时间到了
    void prompt_info(int signo){
    write(STDERR_FILENO, msg, len);}// 建立信号处理机制void init_sigaction(void){
    struct sigaction tact;
    /*信号到了要执行的任务处理函数为prompt_info*/
    tact.sa_handler= prompt_info;
    tact.sa_flags=0;
    /*初始化信号集*/
    sigemptyset(&tact.sa_mask);
    /*建立信号处理机制*/
    sigaction(SIGALRM,&tact, NULL);
    }void init_time(){
    struct itimerval value;
    /*设定初始时间计数为2秒0微秒*/
    value.it_value.tv_sec=2;
    value.it_value.tv_usec=0;
    /*设定执行任务的时间间隔也为2秒0微秒*/
    value.it_interval= value.it_value;
    /*设置计时器ITIMER_REAL*/
    setitimer(ITIMER_REAL,&value, NULL);
    }int main(){
    len =strlen(msg);
    init_sigaction();
    init_time();
    while(1);
    exit(0);}

    该程序的ITMER_REAL定时器,每隔2秒钟都会发送一个SIGALRM信号,当主函数接收到了这个信号之后,调用信号处理函数 prompt_info在标准错误上输出time is running out这个字符串。

    11565339943_b893649db3_o.png

    ITIMER_VIRTUAL和ITIMER_PROF的使用方法类似,当你在setitimer里面设置的定时器为 ITIMER_VIRTUAL的时候,你把sigaction里面的SIGALRM改为SIGVTALARM, 同理,ITIMER_PROF对应SIGPROF。

    不过,你可能会注意到,当你用ITIMER_VIRTUAL和ITIMER_PROF的时候,你拿一个秒表,你会发现程序输出字符串的时间间隔会不止2秒,甚至5-6秒才会输出一个,至于为什么,自己好好琢磨一下。

    如果函数init_sigaction报错:

    11565348733_cc934166da_o.png

    解决方法:在文件最开头加上如下代码(在所有#include之前)

    #define _XOPEN_SOURCE 

    法二

    下面我们来看看用sleep以及usleep怎么实现定时执行任务。

    #include <signal.h>
    #include <unistd.h>
    #include <string.h>
    #include <stdio.h>
    staticchar msg[]= “I received a msg.
    ”;
    int len;
    void show_msg(int signo){
    write(STDERR_FILENO, msg, len);}int main(){
    struct sigaction act;
    union sigval tsval;
    act.sa_handler= show_msg;
    act.sa_flags=0;
    sigemptyset(&act.sa_mask);
    sigaction(50,&act, NULL);
    len =strlen(msg);
    while(1){ sleep(2);/*睡眠2秒*/
    /*向主进程发送信号,实际上是自己给自己发信号*/
    sigqueue(getpid(),50, tsval);
    }return0;}

    看到了吧,这个要比上面的简单多了,而且你用秒表测一下,时间很准,指定2秒到了就给你输出一个字符串。所以,如果你只做一般的定时,到了时间去执行一个任务,这种方法是最简单的。

    法三

    下面我们来看看,通过自己计算时间差的方法来定时:

    #include <signal.h>
    #include <unistd.h>
    #include <string.h>

    #include <stdio.h>
    #include <time.h>
    staticchar msg[]= “I received a msg.
    ”;
    int len;
    static time_t lasttime;
    void show_msg(int signo){
    write(STDERR_FILENO, msg, len);}int main(){
    struct sigaction act;
    union sigval tsval;
    act.sa_handler= show_msg;
    act.sa_flags=0;
    sigemptyset(&act.sa_mask);
    sigaction(50,&act, NULL);
    len =strlen(msg);
    time(&lasttime);
    while(1){
    time_t nowtime;
    /*获取当前时间*/
    time(&nowtime);
    /*和上一次的时间做比较,如果大于等于2秒,则立刻发送信号*/
    if(nowtime – lasttime >=2)
    {
    /*向主进程发送信号,实际上是自己给自己发信号*/
    sigqueue(getpid(),50, tsval);
    lasttime = nowtime;}}return0;}

    这个和上面不同之处在于,是自己手工计算时间差的,如果你想更精确的计算时间差,你可以把 time 函数换成gettimeofday,这个可以精确到微妙。(注:1秒=1000毫秒ms =106微秒µs) 上面介绍的几种定时方法各有千秋,在计时效率上、方法上和时间的精确度上也各有不同,采用哪种方法,就看你程序的需要。

    [编辑]附:itimerval时钟的使用

    #include<stdio.h>
    #include<signal.h>
    #include<sys/time.h>//itimerval结构体的定义
    int handle_count=0;
    void set_time(void){struct itimerval itv;
       itv.it_interval.tv_sec=10;//自动装载,之后每10秒响应一次
       itv.it_interval.tv_usec=0;
       itv.it_value.tv_sec=5;//第一次定时的时间
       itv.it_value.tv_usec=0;
       setitimer(ITIMER_REAL,&itv,NULL);
    }   void alarm_handle(int sig){    handle_count++;
    printf("have handle count is %d
    ",handle_count);
    }   void main(void)
    {struct itimerval itv;
       signal(SIGALRM,alarm_handle);
       set_time();
         while(1){
       getitimer(ITIMER_REAL,&itv);
    printf("pass second is %d
    ",(int)itv.it_value.tv_sec);
       sleep(1);
    }      return;}

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