1. C实现定时器的几种方式
- linux下调用系统函数alarm(),setitimer(),sleep(),usleep()（实现微妙定时），
- 单纯c语言实现gettimeofday()（微妙定时）,time(),
- windows可用Sleep()实现微秒级定时
头文件：
#include <unistd.h>
函数原型：
unsigned int alarm(unsigned int seconds);
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。不阻塞！！
出错：-1
作用：
调用 alarm 函数即设定一个闹钟,也就是告诉内核在 seconds 秒之后给当前进程 发 SIGALRM 信号, 默认处理动作是终止当前进程。闹钟返回值是 0 或者是以前设定的闹 钟时间还余下的秒数。如 果 seconds 值为 0,表示取消以前设定的闹钟,函数的返回值仍然 是以前设定的闹钟时间还余下的 秒数。
示例：
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int counter;
alarm(1);
for(counter=0; 1; counter++)
printf("counter=%d ", counter);
return 0;
}
这个程序的作用是 1秒钟之内不停地数数, 1秒钟到了就被 SIGALRM 信号终止。
1.1.1配合pause函数实现sleep函数！
头文件：
#include <unistd.h>
函数原型：
int pause(void)
函数返回值：
如果信号的处理动作是忽略,则进程继续处于挂起状态,pause 不返回;如果信号的处理动作是捕捉,则调 用了信号处理函数之后 pause 返回-1,errno 设置为 EINTR,所以pause只有出错的返回值。错误码 EINTR 表示“被信号中断”。
作用：
pause函数使调用进程挂起直到有信号递达。如果信号的处理动作是终止进程,则进程终止,pause函数 没有机会返回;
下面我们用 alarm 和 pause 实现 sleep(3)函数。
示例：
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
void sig_alrm(int signo)
{
/* nothing to do */
}
unsigned int mysleep(unsigned int nsecs)
{
struct sigaction newact, oldact;
unsigned int unslept;
newact.sa_handler = sig_alrm;
sigemptyset(&newact.sa_mask);
newact.sa_flags = 0;
sigaction(SIGALRM, &newact, &oldact);
alarm(nsecs);
pause();
unslept = alarm(0);
sigaction(SIGALRM, &oldact, NULL);
return unslept;
}
int main(void)
{
while(1){
mysleep(2);
printf("Two seconds passed\n");
}
return 0;
}
- main 函数调用 mysleep 函数,后者调用 sigaction 注册了 SIGALRM 信号的处理函数 sig_alrm。
- 调用 alarm(nsecs)设定闹钟。
- 调用 pause 等待,内核切换到别的进程运行。
- nsecs 秒之后,闹钟超时,内核发 SIGALRM 给这个进程。
- 从内核态返回这个进程的用户态之前处理未决信号,发现有 SIGALRM 信号,其处理函数是 sig_alrm。
- 切换到用户态执行 sig_alrm 函数,进入 sig_alrm 函数时 SIGALRM 信号被自动屏蔽,从 sig_alrm 函数返回时 SIGALRM 信号自动解除屏蔽。然后自动执行系统调用 sigreturn 再次进入内核,再返回用户态继续执行进程的主控制流程(main 函数调用的 mysleep 函数)。
- pause 函数返回-1,然后调用 alarm(0)取消闹钟,调用 sigaction 恢复SIGALRM 信号以前的处理动作。
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1.2 setitimer()
常用到的函数:
#include <sys/time.h> int getitimer (int which, struct itimerval* value); int setitimer (int which, struct itimerval* newvalue, struct itimerval* oldvalue);
which有三种状态:
- ITIMER_REAL: 对指定时间值,按自然时间计数, 时间到发出SIGALRM信号.
- ITIMER_VIRTUAL: 对指定时间值, 当只在用户态时（进程执行的时候）计数, 时间到发出SIGVTALRM信号.
- ITIMER_PROF: 对指定时间值, 用户态或内核态（进程执行与系统为进程调度）都计数, 时间到, 发出SIGPROF信号, 与ITIMER_VIRTVAL联合, 常用来计算系统内核时间和用户时间.
struct timeval
{
long tv_sec; /* 秒 */
long tv_usec; /* 微秒 */
};
struct itimerval
{
struct timeval it_interval; /* 时间间隔 *///循环定时时间
struct timeval it_value; /* 当前时间计数 *///第一次计时时间
};
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, 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的值重置为it_interval的值, 即2秒, 再重新计数.
示例：
#include <sys/time.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
static char msg[] = "time is running out.\n";
static int len;
/* time's up */
void prompt_info(int signo)
{
write (STDERR_FILENO, msg, len);
}
void init_sigaction(void)
{
struct sigaction tact;
tact.sa_handler = prompt_info;
tact.sa_flags = 0;
sigemptyset (&tact.sa_mask);
sigaction (SIGALRM, &tact, NULL);
}
void init_time()
{
struct itimerval value;
value.it_value.tv_sec = 2;
value.it_value.tv_usec = 0;
value.it_interval = value.it_value;
/* set ITIMER_REAL */
setitimer (ITIMER_REAL, &value, NULL);
}
int main(int argc, char** argv)
{
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。
对于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，那是因为cpu在用户与内核切换之间也会浪费时间，这段时间是不计入在指定时间范围之内的。
1.3 time()或gettimeofday()利用时间差来计算#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h> //包含time()函数
#include <sys/time.h>//包含gettimeofday()函数
static char msg[] = "All just want to be better you.\n";
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_tnowtime;
/*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;
}
}
return 0;
}
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。
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。
1.4 sleep实现方法
下面我们来看看用sleep以及usleep怎么实现定时执行任务。
示例
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
static char msg[] = "All just want to be better you.\n";
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);
}
return 0;
}
1.5 clock()
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <conio.h>
#ifndef CLOCKS_PER_SEC
#define CLOCKS_PER_SEC 1000
#endif
int main( void )
{
clock_t start;
long count = 1;
start = clock();
while(1)
{
if((clock() - start) == CLOCKS_PER_SEC)
{
printf("%ld\n",count++);
start = clock();
//break;
}
}
getch();
}
代码抽象出一个定时器函数 void timer(long time)
void timer(long time) {
clock_t start;
long count = 1;
start = clock();
while(1)
{
if((clock() - start) != (time*CLOCKS_PER_SEC))
{
//时间没有到，啥也不做，空循环
}else {
//时间到了退出循环
// printf("%s","hello");
break;
}
}
}
完整代码
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <conio.h>
#ifndef CLOCKS_PER_SEC
#define CLOCKS_PER_SEC 1000
#endif
/**
* time 的单位为s
*/
void timer(long time){
clock_t start;
long count = 1;
start = clock();
while(1)
{
if((clock() - start) != (time*CLOCKS_PER_SEC))
{
//时间没有到，啥也不做，空循环
}else {
//时间到了退出循环
// printf("%s","hello");
break;
}
}
}
int main(void)
{
for(int i=0;i<10;i++){
timer(1);
printf("%d\n",i);
}
getch();
}
