C语言中的setitimer函数详解

函数概述

setitimer()是一个用于设置间隔定时器的系统调用函数，它提供了比alarm()函数更精确的定时控制。

函数原型

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#include <sys/time.h>

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

参数详解

1. which - 定时器类型

ITIMER_REAL : 真实时间定时器，到期时发送SIGALRM信号
ITIMER_VIRTUAL : 虚拟时间定时器（进程在用户态执行的时间），到期时发送SIGVTALRM信号
ITIMER_PROF : profiling定时器（进程在用户态和内核态执行的时间），到期时发送SIGPROF信号

2. new_value - 新定时器值

指向struct itimerval结构的指针，包含：

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struct itimerval {
    struct timeval it_interval; /* 定时器间隔 */
    struct timeval it_value;    /* 第一次到期时间 */
};

struct timeval {
    time_t      tv_sec;         /* 秒 */
    suseconds_t tv_usec;        /* 微秒 */
};

3. old_value - 旧定时器值

如果不为NULL，则返回之前的定时器设置

返回值

成功：返回0
失败：返回-1，并设置errno

使用示例

示例1：基本定时器使用

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

void timer_handler(int signum) {
    static int count = 0;
    printf("定时器到期: %d\n", ++count);
}

int main() {
    struct itimerval timer;
    
    // 设置信号处理函数
    signal(SIGALRM, timer_handler);
    
    // 配置定时器：1秒后第一次触发，之后每2秒触发一次
    timer.it_value.tv_sec = 1;
    timer.it_value.tv_usec = 0;
    timer.it_interval.tv_sec = 2;
    timer.it_interval.tv_usec = 0;
    
    // 启动定时器
    if (setitimer(ITIMER_REAL, &timer, NULL) == -1) {
        perror("setitimer");
        exit(1);
    }
    
    // 主循环
    while (1) {
        pause(); // 等待信号
    }
    
    return 0;
}

示例2：高精度定时器

cpp 复制代码

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

void high_precision_handler(int sig) {
    struct timeval tv;
    gettimeofday(&tv, NULL);
    printf("高精度定时: %ld.%06ld\n", tv.tv_sec, tv.tv_usec);
}

int main() {
    struct itimerval timer;
    
    signal(SIGALRM, high_precision_handler);
    
    // 设置500毫秒间隔
    timer.it_value.tv_sec = 0;
    timer.it_value.tv_usec = 500000;  // 500ms
    timer.it_interval.tv_sec = 0;
    timer.it_interval.tv_usec = 500000;
    
    setitimer(ITIMER_REAL, &timer, NULL);
    
    // 运行5秒
    sleep(5);
    
    // 关闭定时器
    timer.it_value.tv_sec = 0;
    timer.it_value.tv_usec = 0;
    setitimer(ITIMER_REAL, &timer, NULL);
    
    return 0;
}

示例3：多种定时器类型

cpp 复制代码

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

void real_handler(int sig) {
    printf("真实时间定时器触发\n");
}

void virtual_handler(int sig) {
    printf("虚拟时间定时器触发\n");
}

void prof_handler(int sig) {
    printf("Profiling定时器触发\n");
}

int main() {
    struct itimerval timer;
    
    signal(SIGALRM, real_handler);
    signal(SIGVTALRM, virtual_handler);
    signal(SIGPROF, prof_handler);
    
    // 设置真实时间定时器
    timer.it_value.tv_sec = 1;
    timer.it_value.tv_usec = 0;
    timer.it_interval.tv_sec = 1;
    timer.it_interval.tv_usec = 0;
    setitimer(ITIMER_REAL, &timer, NULL);
    
    // 设置虚拟时间定时器
    timer.it_value.tv_sec = 0;
    timer.it_value.tv_usec = 500000;
    timer.it_interval.tv_sec = 0;
    timer.it_interval.tv_usec = 500000;
    setitimer(ITIMER_VIRTUAL, &timer, NULL);
    
    // 运行一些计算消耗CPU时间
    volatile int i;
    for (i = 0; i < 1000000000; i++);
    
    return 0;
}

重要注意事项

信号安全: 定时器处理函数中只能使用异步信号安全的函数
精度限制: 实际精度受系统时钟粒度限制，通常为10ms左右
资源限制: 每个进程每种类型的定时器只能有一个
继承关系: 子进程不继承父进程的定时器设置

常见错误处理

cpp 复制代码

#include <errno.h>
#include <string.h>

// 设置定时器并检查错误
if (setitimer(ITIMER_REAL, &timer, NULL) == -1) {
    switch(errno) {
        case EFAULT:
            printf("参数指向非法地址\n");
            break;
        case EINVAL:
            printf("which参数无效或时间值无效\n");
            break;
        default:
            printf("setitimer错误: %s\n", strerror(errno));
    }
    exit(1);
}

与alarm()的比较

特性	alarm()	setitimer()
精度	秒级	微秒级
重复触发	不支持	支持
定时器类型	只有真实时间	三种类型
灵活性	低	高

setitimer()提供了更强大和灵活的定时器功能，特别适合需要高精度或周期性定时的应用场景。