小记——linux定时器之alarm

一时失言乱红尘 2022-09-24 00:21 190阅读 0赞

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; 
    }

![Center][]

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; 
    }

![Center 1][]

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);
      }
    }

![Center 2][]

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;
    }

![Center 3][]

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;
    }

![Center 4][]

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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