软件条件 - C语言学习教程_C语言程序_ c语言编程

当满足某种软件条件时，也可以驱使内核发送信号。Linux系统中的alarm()函数就是一个典型的产生软件条件信号的信号源。

1、alarm()

alarm()函数的功能相当于计时器，驱使内核在指定秒数后发送信号到调用该函数的进程。alarm()函数存在于函数库unistd.h中，其函数声明如下：

unsigned int alarm(unsigned int seconds);

若进程中不是第一次调用alarm()，且上一个的alarm()尚有剩余秒数，则该函数的成功调用后会返回旧计时器的剩余秒数，否则返回0。例如在定时器alarm(5)启动3秒后，新定时器alarm(4)启动，那么alarm(4)的返回值为2；若又3秒后第三个定时器alarm(2)启动，那么alarm(2)的返回值为0；若额外设置alarm(0)，将会取消计时器。计时器采用自然定时法，无论当前进程是否处于运行态，计时器都会计时。

计时结束后，alarm()函数会发送14号信号SIGALRM到当前进程，进程收到该信号后默认终止运行。

案例2：在程序中设置计时器，使进程在指定秒数后终止运行。

 1    #include <stdio.h>
 2    #include <stdlib.h>
 3    #include <unistd.h>
 4    int main()
 5    {
 6        alarm(1);            //设置计时器
 7        while(1)                //循环保证进程不退出
 8            printf("process will finish.\n");
 9        return 0;
 10    }

在案例2中先设置了一个1秒的计时器；为了保证进程在信号到达之前保持运行，又在进程中添加while循环，使进程不断打印信息。1秒后计时器会驱使内核发送SIGALRM信号到进程，因此进程会在1秒之后结束。

编译案例2，执行程序，观察到屏幕不断打印“process will finish.”，1秒后停止打印，并输出“Alarm clock”，表示计时器生效，使进程终止。

2、setitimer()

setitimer()函数也可以设置定时器，与alarm()相比，它精确到微秒，精度更高，并且可实现周期定时。该函数存在于函数库sys/time.h中，函数声明如下：

int setitimer(int which, const struct itimerval *new_value,
              struct itimerval *old_value);

若setitimer()函数成功调用则返回0；否则返回-1，并设置errno。该函数有3个参数，其中参数which用来设置以何种方式计时，which有3个取值，不同的值对应不同的计时方法，产生不同的信号。which取值及对应含义如下：

● 若参数为ITIMER_REAL，使用自然定时法计时，计算自然流逝的时间，计时结束递送14号信号SIGALRM；

● 若参数为ITIMER_VIRTUAL，只计算进程占用cpu的时间，计时结束后递送26号信号SIGVTALRM；

● 若参数为ITIMER_PROF，计算进程占用cpu以及执行系统调用的时间，即进程在用户空间和内核空间运行时间的总和，计时结束后递送27号信号SIGPROF。

setitimer()的第二个参数是一个传入参数，表示计时器定时时长，其本质是一个itimerval类型数据结构的指针，itimerval中有两个timerval类型的成员，这两个成员也是结构体类型。itimerval与timeval的定义如下：

struct itimerval {
    struct timeval it_interval;
    struct timeval it_value;
};
struct timeval {
    long tv_sec;                //秒
    long tv_usec;               //微秒
};

timerval结构体的两个成员分别提供秒级精度和微秒级精度；itimerval结构体的两个成员it_interval和it_value分别指定间隔时间和初始定时时间。若只指定it_value，则只实现一次定时；若同时指定it_interval，则用来实现重复定时。setitimer()的工作机制是，先对it_value倒计时，当it_value计时结束时，触发信号发送条件，然后重置it_value为it_interval，继续对it_value倒计时，如此一直循环。

setitimer()函数的第三个参数用来保存先前设置的new_value值，通常设置为NULL。

案例3：使用setitimer()函数自实现一个alarm()函数。

 1    #include <stdio.h>
 2    #include <stdlib.h>
 3    #include <sys/time.h>
 4    #include <error.h>
 5    unsigned int my_alarm(unsigned int sec)
 6    {
 7        struct itimerval it,oldit;
 8        int ret;
 9        it.it_value.tv_sec=sec;            //指定时间
 10        it.it_value.tv_usec=0;
 11        it.it_interval.tv_sec=0;        //指定重复次数
 12        it.it_interval.tv_usec=0;
 13        ret=setitimer(ITIMER_REAL,&it,&oldit);
 14        if(ret==1){
 15            perror("setitimer");
 16            exit(1);
 17        }   
 18        return oldit.it_value.tv_sec;
 19    }
 20    int main()
 21    {
 22        my_alarm(1);
 23        while(1)
 24            printf("process will finish\n");
 25        return 0;
 26    }

由于alarm()只实现一次计时，因此my_alarm()中调用的setitimer()的参数it的成员it_interval的值都为0；因为alarm()只精确到秒，因此setitimer()中参数it表示微秒的成员变量it_value.tv_usec设置为0即可。

编译案例3，执行程序，1秒后停止输出“process will finish”，并输出“Alarm clock”，说明my_alarm()实现成功，输出信息如下：

……
process will finish
process will finish
process will finishAlarm clock