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一、相关时间函数

1. gettimeofday()

获取日历时间。

#include <sys/time.h>int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);

• timeval结构体

struct timeval {time_t tv_sec;        // 秒suseconds_t tv_usec;  // 微秒（long int）
};

2. time()

返回自Epoch（格林威治标准时间1970.01.01 0:00AM）以来的秒数。

#include <time.h>time_t time(time_t *timep);

参数timep存储返回的时间。若timep为空，则直能从函数返回值获得。

time_t t = time(NULL);

3. clock()

计时函数。返回值为从程序启动到调用该函数所占用CPU的时间，实际为CPU时钟计时单元（clock tick）数。

#include <time.h>clock_t clock(void) ;

由于不同系统或编译器对于每秒的时钟单元数定义不同，所以直接输出会有所不同。所以还定义了常量CLOCKS_PER_SEC，表示一秒钟会有多少个时钟计时单元，其定义如下：

#define CLOCKS_PER_SEC ((clock_t)1000)

CLOCKS_PER_SEC在Linux 4.15.0-32-generic系统上数值为1000000。

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二、间隔定时器

1. setitimerval()

使用系统调用setitimer()来创建间隔定时器，这种定时器会在一定时间后到期，并可以在到期后每隔一段时间到期一次。

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

• which参数的可选项：

  • ITIMER_REAL
    以真实时间计时，到期产生SIGALARM信号

  • ITIMER_VIRTUAL
    以虚拟时间（用户模式下CPU时间）计时

  • ITIMER_PROF
    创建profiling定时器以内核态与用户态CPU时间总和计时，到期会产生SIGPROF信号

• itimerval结构体

struct itimerval {struct timeval it_interval;  // 间隔定时器的间隔时间struct timeval it_value;     // 定时器到期的剩余时间
};

其中，it_value表示距离定时器到期的剩余时间，it_interval记录定时器的周期时间（或不进行周期性定时，it_interval中两个值同为0时表示没有周期性定时，即一次性定时器）。若进行周期性定时，则在每次到时后会将it_interval重新存储倒计时的间隔时间。

2. getitimerval()

获取定时器当前状态。

#include <sys/time.h>int getitimerval(int which, struct itimerval *curr_value );

curr_value存储定时器当前状态，其内容与调用setitimerval()返回的old_value内容相同。

3. 实时定时器的使用

/* 运行说明：./timer 1 800000 1 0第二个参数为倒计时的秒数，第三个参数为倒计时的微秒数，第四个参数为定时器间隔时间的秒数，第五个参数为定时器间隔时间的微秒数后四个参数可以省略，默认为 2 0 0 0
*/#include <iostream>
#include <string.h>
#include <sys/time.h>
#include <signal.h>static volatile sig_atomic_t gotAlam = 0;/* 打印时间，includeTimer表示是否为第一次打印，第一次只打印前两个数字 */
static void displayTimes( const char *msg, bool includeTimer ) {struct itimerval itv;static struct timeval start;  // 起始状态struct timeval curr;  // 当前状态static int callNum = 0;  // 当前函数被调用次数if( callNum == 0 ) {if( gettimeofday( &start, nullptr ) == -1 ) {perror( "gettimeofday" );}}/* 每20行打印一次提示信息 */if( callNum % 20 == 0 ) {printf("       Elapsed    Value    Interval\n");}if( gettimeofday( &curr, NULL ) == -1 ) {perror( "gettimeofday" );}printf("%-7s %6.2f", msg, curr.tv_sec - start.tv_sec + (curr.tv_usec - start.tv_usec) / 1000000.0 );/* 可以打印后两个数字 */if( includeTimer ) {if( getitimer( ITIMER_REAL, &itv ) == -1 ) {perror( "getitimer" );}printf("  %6.2f  %6.2f", itv.it_value.tv_sec + itv.it_value.tv_usec / 1000000.0, itv.it_interval.tv_sec + itv.it_interval.tv_usec / 1000000.0);}printf("\n");callNum++;
}/* 信号处理函数 */
static void sigalrmHandler( int sig ) {gotAlam = 1;
}int main( int argc, char **argv ) {struct itimerval itv;clock_t preClock;int maxSigs = 0;  // 信号触发最大次数int sigCnt = 0;  // 信号已触发次数struct sigaction sa;sigemptyset( &sa.sa_mask );sa.sa_flags = 0;sa.sa_handler = sigalrmHandler;if( sigaction( SIGALRM, &sa, NULL ) == -1 ) {perror( "sigaction" );}maxSigs = ( itv.it_interval.tv_sec == 0 && itv.it_interval.tv_usec == 0 ) ? 1 : 3;displayTimes( "start:", false );itv.it_value.tv_sec = (argc > 1) ? atoi( argv[1] ) : 2;itv.it_value.tv_usec = (argc > 2) ? atoi( argv[2] ) : 0;itv.it_interval.tv_sec = (argc > 3) ? atoi( argv[3] ) : 0;itv.it_interval.tv_usec = (argc > 4) ? atoi( argv[4] ) : 0;if( setitimer( ITIMER_REAL, &itv, 0 ) == -1 ) {perror( "setitimer" );}preClock = clock();while( true ) {while( ( clock() - preClock ) * 10 / CLOCKS_PER_SEC < 5 ) {/* 定时器时间到 */if( gotAlam ) {gotAlam = false;displayTimes( "ALARM:", true );sigCnt++;if( sigCnt >= maxSigs ) {printf("That's all folk\n");exit( EXIT_SUCCESS );}}}preClock = clock();displayTimes( "Main:", true );}
}

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三、为阻塞操作设置超时

1. alarm()

创建一次性实时定时器。

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

seconds表示倒计时的秒数。到期后会发送SIGALARM信号。

调用alarm(0)可以屏蔽所有现有定时器。

2. 给read()设置读超时

#include <iostream>
#include <string.h>
#include <sys/time.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
using namespace std;const int BUFFER_SIZE = 200;/* 信号处理函数 */
static void handler( int sig ) {printf("caught signal\n");
}int main( int argc, char **argv ) {struct sigaction sa;char buf[BUFFER_SIZE];ssize_t numRead;int savedErrno;sa.sa_flags = ( argc > 2 ) ? SA_RESTART : 0;sigemptyset( &sa.sa_mask );sa.sa_handler = handler;if( sigaction( SIGALRM, &sa, NULL ) == -1 ) {perror("sigaction");}/* 设置倒计时 */alarm( (argc > 1) ? atoi(argv[1]) : 10 );numRead = read( STDIN_FILENO, buf, BUFFER_SIZE - 1 );savedErrno = errno;alarm(0);  // 将现有定时器屏蔽errno = savedErrno;if( numRead == -1 ) {if( errno == EINTR ) {  // read系统调用被信号打断，即收到超时信号printf("Read timed out\n");} else {perror("read");}} else {  // 未超时printf("Successful read %ld bytes : %.*s", long(numRead), int(numRead), buf);}exit(EXIT_SUCCESS);
}