Linux中的alarm和setitimer定时器函数以及信号捕捉函数signal和sigaction-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了Linux中的alarm和setitimer定时器函数以及信号捕捉函数signal和sigaction。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

1.alarm函数：设置发送信号的闹钟

通过 man 2 alarm 查看alarm函数的详细信息。

Linux中的alarm和setitimer定时器函数以及信号捕捉函数signal和sigaction,linux,服务器,ubuntu

#include <unistd.h>
unsigned int alarm(unsigned int seconds);

功能：设置定时器（闹钟）。从调用这个函数开始进行倒计时，倒计时结束之后（变为0），函数会给当前的进程发送SIGALARM信号。

参数：

seconds: 倒计时的时长，单位：秒。如果参数为0，定时器无效（不进行倒计时，不发信号）。取消一个定时器，通过alarm(0)。

返回值：之前没有定时器，返回0；之前有定时器，返回之前的定时器剩余的时间。

SIGALARM信号：

默认终止当前的进程，每一个进程都有且只有唯一的一个定时器。

alarm(10); -> 返回0

过了1秒

alarm(5); -> 返回9

测试代码：

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

int main() {

    int seconds = alarm(5);
    printf("seconds = %d\n", seconds);  // 0

    sleep(2);
    seconds = alarm(2);    // 不阻塞
    printf("seconds = %d\n", seconds);  // 3

    while(1) {
    }  //alarm该函数是不阻塞的，如果不设置这个，这个程序就结束了，看不到SIGALARM信号的效果，还有两秒 才能看到

    return 0;
}

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使用alarm函数测试电脑一秒钟能数多少个数

alarm和setitimer(ITIMER_PROF) 共享同一个定时器。即alarm的定时时间包含的是：用户+系统内核的运行时间

进行文件的IO操作会比较浪费时间，因此在执行的时候 ./alarm1 >> a.txt 写道这个文件中，向终端输出会消耗文件IO的时间。

此外需要说明的是，定时器与进程的状态无关，无论进程处于什么状态，alarm都会计时。

测试代码：

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

int main() {    

    alarm(1);  //1秒后进程终止

    int i = 0;
    while(1) {
        printf("%i\n", i++);
    }

    return 0;
}

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通过vim 打开a.txt，然后shift + G到最后一行，可以看到1秒钟在1000万左右，当然向文件中写入也会花费时间，真实的情况比这还要高。

2.setitimer函数

通过 man 2 setitimer 命令查看setitimer的详细描述

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#include <sys/time.h>
int setitimer(int which, const struct itimerval *new_value,
                        struct itimerval *old_value);

这些系统调用提供了对间隔计时器的访问，也就是说，这些计时器最初在将来的某个时间点过期，之后(可选地)定期过期。当计时器过期时，将为调用进程生成一个信号，并将计时器重置为指定的间隔(如果间隔非零)。

功能：

设置定时器（闹钟）。可以替代alarm函数。精确到微妙us，并可以实现周期性的定时。

参数：

which: 定时器以什么时间定时

ITIMER_REAL ：这个计时器以真实时间(即挂钟)倒数。在每次到期时，生成一个SIGALRM信号。（常用，这个真实时间包括很多其他的处理时间）
ITIMER_VIRTUAL ：该计时器根据进程消耗的用户模式CPU时间进行倒计时。(该度量包括进程中所有线程所消耗的CPU时间。)在每次到期时，生成一个SIGVTALRM信号。
ITIMER_PROF ：这个计时器根据进程消耗的总(即用户和系统)CPU时间进行计数。(该度量包括进程中所有线程所消耗的CPU时间。)在每次到期时，生成一个SIGPROF信号。

new_value: 设置定时器的属性，是一个结构体类型

struct itimerval {      // 定时器的结构体
    struct timeval it_interval;  // 每个阶段的时间，即间隔时间 2
    struct timeval it_value;     // 延迟多长时间执行定时器  10
    };


struct timeval {        // 时间的结构体
    time_t      tv_sec;     //  秒数     
    suseconds_t tv_usec;    //  微秒    精确到微妙
    };

过10秒后，每个2秒定时一次

old_value ：记录上一次的定时的时间参数，一般不使用，指定NULL

返回值：成功返回0，失败返回-1并设置错误号

测试代码：实现过3秒后，每隔2秒钟定时一次

#include <sys/time.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 过3秒以后，每隔2秒钟定时一次
int main() {

    struct itimerval new_value;

    // 设置间隔的时间2秒
    new_value.it_interval.tv_sec = 2;
    new_value.it_interval.tv_usec = 0;

    // 设置延迟的时间,3秒之后开始第一次定时
    new_value.it_value.tv_sec = 3;
    new_value.it_value.tv_usec = 0;


    int ret = setitimer(ITIMER_REAL, &new_value, NULL); // 非阻塞的
    printf("定时器开始了...\n");  //立马执行这个

    if(ret == -1) {
        perror("setitimer");
        exit(0);
    }

    getchar(); //获取键盘录入，什么也不做，否则还不到3秒程序就结束了
    //在获取键盘录入时，进程处于阻塞态，但是定时器与进程的状态无关，
    //无论进程处于什么状态，都会计时

    return 0;
}

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我们发现，执行这个程序之后，3秒钟之后，这个程序就截止了，似乎没有每间隔2秒定时一次。原因是，当3秒钟之后，会向进程发送SIGALRM信号，进程收到这个信号后终止。因此，并没有执行每隔2秒定时一次这样的操作。这就需要信号捕捉函数了！！！捕捉这个3秒之后的信号，不让它杀死当前进程。

3.signal信号捕捉函数

通过man 2 signal 查看signal函数的详细描述

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#include <signal.h>
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

The behavior of signal() varies across UNIX versions, and has also varied historically across different versions of Linux. Avoid its use: use sigaction(2) instead. （signal()的行为在不同的UNIX版本之间是不同的，在不同的Linux版本之间也是不同的。避免使用它:使用sigaction(2)代替。）

功能：简单来说就是捕捉到某个信号，然后执行一些处理（可以是系统自带的，也可以是自定义的函数）

signal() sets the disposition of the signal signum to handler, which is either SIG_IGN, SIG_DFL, or the address of a programmer-defined function (a "signal handler"). （将信号signum的处置设置为handler，它可以是SIG_IGN, SIG_DFL，或者是程序员定义的函数(“信号处理程序”)的地址。）

参数：

signum: 要捕捉的信号

handler: 捕捉到信号要如何处理

SIG_IGN ：忽略这个信号，什么也不做
SIG_DFL ：使用信号默认的行为，相当于没有捕捉
自定义（回调函数）：这个函数是由内核调用，程序员只负责写，捕捉到信号后如何去处理信号。

回调函数：（类似于C++中的仿函数）

需要程序员实现，提前准备好的，函数的类型根据实际需求，看函数指针的定义

不是程序员调用，而是当信号产生，由内核调用

函数指针是实现回调的手段，函数实现之后，将函数名放到函数指针的位置就可以了。

返回值：

成功，返回上一次注册的信号处理函数的地址。第一次调用返回NULL

失败，返回SIG_ERR，设置错误号

SIGKILL SIGSTOP不能被捕捉，不能被忽略。（SIGKILL是强制杀死进程，不能捕捉它，如果一旦捕捉并设置为SIG_IGN，那么这个进程就结束不了了）

测试代码：过3秒以后，每隔2秒钟定时一次

#include <sys/time.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>

void myalarm(int num) {
    printf("捕捉到了信号的编号是：%d\n", num);
    printf("xxxxxxx\n");
}

// 过3秒以后，每隔2秒钟定时一次
int main() {

    // 注册信号捕捉
    // signal(SIGALRM, SIG_IGN);
    // signal(SIGALRM, SIG_DFL);
    // void (*sighandler_t)(int); 函数指针，int类型的参数表示捕捉到的信号的值。
    signal(SIGALRM, myalarm);  //信号捕捉函数要提前设置好，就相当于打猎一样，要提前设置好陷阱。

    struct itimerval new_value;

    // 设置间隔的时间
    new_value.it_interval.tv_sec = 2;
    new_value.it_interval.tv_usec = 0;

    // 设置延迟的时间,3秒之后开始第一次定时
    new_value.it_value.tv_sec = 3;
    new_value.it_value.tv_usec = 0;

    int ret = setitimer(ITIMER_REAL, &new_value, NULL); // 非阻塞的
    printf("定时器开始了...\n");

    if(ret == -1) {
        perror("setitimer");
        exit(0);
    }

    getchar();

    return 0;
}

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3秒钟之后，捕捉到了SIGALRM信号，然后每隔2秒，再次捕捉到SIGALRM信号。

4.sigaction信号捕捉函数

通过man 2 sigaction查看sigaction函数的具体信息

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#include <signal.h>
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);

功能：

The sigaction() system call is used to change the action taken by a process on receipt of a specific signal. (See signal(7) for an overview of signals.) sigaction()系统调用用于更改进程在接收到特定信号时所采取的操作。(信号的概述见信号(7)。) 【检查或者改变信号的处理，实现信号捕捉】

参数：

signum : 需要捕捉的信号的编号或者宏值（信号的名称）；signum specifies the signal and can be any valid signal except SIGKILL and SIGSTOP.

If act is non-NULL, the new action for signal signum is installed from act. If oldact is non-NULL, the previous action is saved in oldact.如果act为非null，则从act安装信号signum的新动作。如果oldact为非null，则先前的操作保存在oldact中。

act ：捕捉到信号之后的处理动作

oldact : 上一次对信号捕捉相关的设置，一般不使用，传递NULL

返回值：成功0，失败-1

参数 act 和 oldact是结构体类型

The sigaction structure is defined as something like:

struct sigaction {
void (*sa_handler)(int);
void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
sigset_t sa_mask;
int sa_flags;
void (*sa_restorer)(void);
};

struct sigaction {

// 函数指针，指向的函数就是信号捕捉到之后的处理函数

/*

sa_handler specifies the action to be associated with signum and may be SIG_DFL for the default action, SIG_IGN to ignore this signal, or a pointer to a signal handling function. This function receives the signal number as its only argument.sa_handler

指定与signum相关联的操作，默认操作可以是SIG_DFL，忽略该信号的SIG_IGN，或者指向信号处理函数的指针。这个函数接收信号号作为它的唯一参数。

*/

void (*sa_handler)(int);

// 不常用

void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);

// 临时阻塞信号集，在信号捕捉函数执行过程中，临时阻塞某些信号。

sigset_t sa_mask;

// 使用哪一个信号处理对捕捉到的信号进行处理

// 这个值可以是0，表示使用sa_handler,也可以是SA_SIGINFO表示使用sa_sigaction

//On some architectures a union is involved: do not assign to both sa_handler and sa_sigaction.在某些体系结构中涉及到联合:不要同时分配给sa_handler和sa_sigaction。

int sa_flags;

// 被废弃掉了

void (*sa_restorer)(void);

};

测试代码：过3秒以后，每隔2秒钟定时一次

#include <sys/time.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>

void myalarm(int num) {
    printf("捕捉到了信号的编号是：%d\n", num);
    printf("xxxxxxx\n");
}

// 过3秒以后，每隔2秒钟定时一次
int main() {

    struct sigaction act;
    
    act.sa_handler = myalarm;
    act.sa_flags = 0;
    sigemptyset(&act.sa_mask);  // 清空临时阻塞信号集，全0
   
    // 注册信号捕捉，捕捉SIGALRM信号，输出myalarm中的信号
    sigaction(SIGALRM, &act, NULL);

    struct itimerval new_value;

    // 设置间隔的时间
    new_value.it_interval.tv_sec = 2;
    new_value.it_interval.tv_usec = 0;

    // 设置延迟的时间,3秒之后开始第一次定时
    new_value.it_value.tv_sec = 3;
    new_value.it_value.tv_usec = 0;

    int ret = setitimer(ITIMER_REAL, &new_value, NULL); // 非阻塞的
    printf("定时器开始了...\n");

    if(ret == -1) {
        perror("setitimer");
        exit(0);
    }

    // getchar();
    while(1);

    return 0;
}

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通过act.sa_mask设置SIGINT信号阻塞，这样程序就不能通过ctrl c停止了：

#include <sys/time.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>

void myalarm(int num) {
    printf("捕捉到了信号的编号是：%d\n", num);
    printf("xxxxxxx\n");
}

// 过3秒以后，每隔2秒钟定时一次
int main() {

    struct sigaction act;
    
    act.sa_handler = myalarm;
    act.sa_flags = 0;
    sigemptyset(&act.sa_mask);  // 清空临时阻塞信号集，全0

    sigaddset(&act.sa_mask, SIGINT);  
    // 修改内核中的阻塞信号集
    sigprocmask(SIG_BLOCK, &act.sa_mask, NULL);
    //设置在信号捕捉函数执行过程中，临时阻塞SIGINT信号。
    //这样的话ctrl c就停止不了进程了
   



   
    // 注册信号捕捉，捕捉SIGALRM信号，输出myalarm中的信号
    sigaction(SIGALRM, &act, NULL);

    struct itimerval new_value;

    // 设置间隔的时间
    new_value.it_interval.tv_sec = 2;
    new_value.it_interval.tv_usec = 0;

    // 设置延迟的时间,3秒之后开始第一次定时
    new_value.it_value.tv_sec = 3;
    new_value.it_value.tv_usec = 0;

    int ret = setitimer(ITIMER_REAL, &new_value, NULL); // 非阻塞的
    printf("定时器开始了...\n");

    if(ret == -1) {
        perror("setitimer");
        exit(0);
    }

    // getchar();
    while(1);

    return 0;
}

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