對(duì)開發(fā)人員來說，定時(shí)某些事件是一項(xiàng)常見任務(wù)。定時(shí)器的常見場(chǎng)景是看門狗、任務(wù)的循環(huán)執(zhí)行，或在特定時(shí)間安排事件。在這篇文章中，我將演示如何使用 ??timer_create(...)?? 創(chuàng)建一個(gè) POSIX 兼容的間隔定時(shí)器。
你可以從 ??GitHub?? 下載下面樣例的源代碼。
準(zhǔn)備 Qt Creator
我使用 ??Qt Creator??? 作為該樣例的 IDE。為了在 Qt Creator 運(yùn)行和調(diào)試樣例代碼，請(qǐng)克隆 ??GitHub?? 上的倉庫，打開 Qt Creator，在 “文件File -> 打開文件或項(xiàng)目……Open File or Project...” 并選擇 “CMakeLists.txt”：
在 Qt Creator 中打開項(xiàng)目
選擇工具鏈之后，點(diǎn)擊 “配置項(xiàng)目Configure Project”。這個(gè)項(xiàng)目包括三個(gè)獨(dú)立的樣例（我們?cè)谶@篇文章中將只會(huì)用到其中的兩個(gè)）。使用綠色標(biāo)記出來的菜單，可以在每個(gè)樣例的配置之間切換，并為每個(gè)樣例激活在終端運(yùn)行 “在終端中運(yùn)行Run in terminal”（用黃色標(biāo)記）。當(dāng)前用于構(gòu)建和調(diào)試的活動(dòng)示例可以通過左下角的“調(diào)試Debug” 按鈕進(jìn)行選擇（參見下面的橙色標(biāo)記）。
項(xiàng)目配置
線程定時(shí)器
讓我們看看 ??simple_threading_timer.c??? 樣例。這是最簡(jiǎn)單的一個(gè)。它展示了一個(gè)調(diào)用了超時(shí)函數(shù) ??expired??? 的間隔定時(shí)器是如何被創(chuàng)建的。在每次過期時(shí)，都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的線程，在其中調(diào)用函數(shù) ??expired??：
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <time.h>#include <signal.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#include <errno.h>void expired(union sigval timer_data);pid_t gettid(void);struct t_eventData{ int myData;};int main(){ int res = 0; timer_t timerId = 0; struct t_eventData eventData = { .myData = 0 }; /* sigevent 指定了過期時(shí)要執(zhí)行的操作 */ struct sigevent sev = { 0 }; /* 指定啟動(dòng)延時(shí)時(shí)間和間隔時(shí)間 * it_value和it_interval 不能為零 */ struct itimerspec its = { .it_value.tv_sec = 1, .it_value.tv_nsec = 0, .it_interval.tv_sec = 1, .it_interval.tv_nsec = 0 }; printf("Simple Threading Timer - thread-id: %d\n", gettid()); sev.sigev_notify = SIGEV_THREAD; sev.sigev_notify_function = &expired; sev.sigev_value.sival_ptr = &eventData; /* 創(chuàng)建定時(shí)器 */ res = timer_create(CLOCK_REALTIME, &sev, &timerId); if (res != 0){ fprintf(stderr, "Error timer_create: %s\n", strerror(errno)); exit(-1); } /* 啟動(dòng)定時(shí)器 */ res = timer_settime(timerId, 0, &its, NULL); if (res != 0){ fprintf(stderr, "Error timer_settime: %s\n", strerror(errno)); exit(-1); } printf("Press ETNER Key to Exit\n"); while(getchar()!='\n'){} return 0;}void expired(union sigval timer_data){ struct t_eventData *data = timer_data.sival_ptr; printf("Timer fired %d - thread-id: %d\n", ++data->myData, gettid());}這種方法的優(yōu)點(diǎn)是在代碼和簡(jiǎn)單調(diào)試方面用量小。缺點(diǎn)是由于到期時(shí)創(chuàng)建新線程而增加額外的開銷，因此行為不太確定。
中斷信號(hào)定時(shí)器
超時(shí)定時(shí)器通知的另一種可能性是基于 ??內(nèi)核信號(hào)??。內(nèi)核不是在每次定時(shí)器過期時(shí)創(chuàng)建一個(gè)新線程，而是向進(jìn)程發(fā)送一個(gè)信號(hào)，進(jìn)程被中斷，并調(diào)用相應(yīng)的信號(hào)處理程序。
由于接收信號(hào)時(shí)的默認(rèn)操作是終止進(jìn)程（參考 ??signal?? 手冊(cè)頁），我們必須要提前設(shè)置好 Qt Creator，以便進(jìn)行正確的調(diào)試。
當(dāng)被調(diào)試對(duì)象接收到一個(gè)信號(hào)時(shí)，Qt Creator 的默認(rèn)行為是：
- 中斷執(zhí)行并切換到調(diào)試器上下文。
- 顯示一個(gè)彈出窗口，通知用戶接收到信號(hào)。
這兩種操作都不需要，因?yàn)樾盘?hào)的接收是我們應(yīng)用程序的一部分。
Qt Creator 在后臺(tái)使用 GDB。為了防止 GDB 在進(jìn)程接收到信號(hào)時(shí)停止執(zhí)行，進(jìn)入 “工具（Tools） -> 選項(xiàng)Options” 菜單，選擇 “調(diào)試器Debugger”，并導(dǎo)航到 “本地變量和表達(dá)式Locals & Expressions”。添加下面的表達(dá)式到 “定制調(diào)試助手Debugging Helper Customization”：
Sig 34 時(shí)不停止
你可以在 ??GDB 文檔?? 中找到更多關(guān)于 GDB 信號(hào)處理的信息。
接下來，當(dāng)我們?cè)谛盘?hào)處理程序中停止時(shí)，我們要抑制每次接收到信號(hào)時(shí)通知我們的彈出窗口:
Signal 34 彈出窗口
為此，導(dǎo)航到 “GDB” 標(biāo)簽并取消勾選標(biāo)記的復(fù)選框:
定時(shí)器信號(hào)窗口
現(xiàn)在你可以正確的調(diào)試 ??signal_interrupt_timer??。真正的信號(hào)定時(shí)器的實(shí)施會(huì)更復(fù)雜一些：
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <signal.h>#include <unistd.h>#include <signal.h>#include <time.h>#include <unistd.h>#include <errno.h>#include <string.h>#define UNUSED(x) (void)(x)static void handler(int sig, siginfo_t *si, void *uc);pid_t gettid(void);struct t_eventData{ int myData;};int main(){ int res = 0; timer_t timerId = 0; struct sigevent sev = { 0 }; struct t_eventData eventData = { .myData = 0 }; /* 指定收到信號(hào)時(shí)的操作 */ struct sigaction sa = { 0 }; /* 指定啟動(dòng)延時(shí)的時(shí)間和間隔時(shí)間 */ struct itimerspec its = { .it_value.tv_sec = 1, .it_value.tv_nsec = 0, .it_interval.tv_sec = 1, .it_interval.tv_nsec = 0 }; printf("Signal Interrupt Timer - thread-id: %d\n", gettid()); sev.sigev_notify = SIGEV_SIGNAL; // Linux-specific sev.sigev_signo = SIGRTMIN; sev.sigev_value.sival_ptr = &eventData; /* 創(chuàng)建定時(shí)器 */ res = timer_create(CLOCK_REALTIME, &sev, &timerId); if ( res != 0){ fprintf(stderr, "Error timer_create: %s\n", strerror(errno)); exit(-1); } /* 指定信號(hào)和處理程序 */ sa.sa_flags = SA_SIGINFO; sa.sa_sigaction = handler; /* 初始化信號(hào) */ sigemptyset(&sa.sa_mask); printf("Establishing handler for signal %d\n", SIGRTMIN); /* 注冊(cè)信號(hào)處理程序 */ if (sigaction(SIGRTMIN, &sa, NULL) == -1){ fprintf(stderr, "Error sigaction: %s\n", strerror(errno)); exit(-1); } /* 啟動(dòng)定時(shí)器 */ res = timer_settime(timerId, 0, &its, NULL); if ( res != 0){ fprintf(stderr, "Error timer_settime: %s\n", strerror(errno)); exit(-1); } printf("Press ENTER to Exit\n"); while(getchar()!='\n'){} return 0;}static voidhandler(int sig, siginfo_t *si, void *uc){ UNUSED(sig); UNUSED(uc); struct t_eventData *data = (struct t_eventData *) si->_sifields._rt.si_sigval.sival_ptr; printf("Timer fired %d - thread-id: %d\n", ++data->myData, gettid());}與線程定時(shí)器相比，我們必須初始化信號(hào)并注冊(cè)一個(gè)信號(hào)處理程序。這種方法性能更好，因?yàn)樗粫?huì)導(dǎo)致創(chuàng)建額外的線程。因此，信號(hào)處理程序的執(zhí)行也更加確定。缺點(diǎn)顯然是正確調(diào)試需要額外的配置工作。
總結(jié)
本文中描述的兩種方法都是接近內(nèi)核的定時(shí)器的實(shí)現(xiàn)。不過，即使 ??timer_create(...)?? 函數(shù)是 POSIX 規(guī)范的一部分，由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的細(xì)微差別，也不可能在 FreeBSD 系統(tǒng)上編譯樣例代碼。除了這個(gè)缺點(diǎn)之外，這種實(shí)現(xiàn)還為通用計(jì)時(shí)應(yīng)用程序提供了細(xì)粒度控制。
