〇、背景

??在linux C嵌入式开发编程中，经常会遇到精度要求比较高的周期性的定时事件，对于一般性要求 1ms 级别的精度，linux下可以使用 select() 函数实现，但是 select() 有一个弱点就是其 定时的误差会累积，运行到一定程度的时候，实际误差可能已经超出了允许的范围，那么在这种情况，setitimer() 函数可以解决误差累积这样的问题。

一、简介

??setitimer() 函数是一个比较常用的函数，可以用来作为定时器，或者实现延时功能，其精确度为 ms 级别，相比于 select() 或者 sleep() 族函数功能，setitimer() 在运行期间将尽量保持平均时间误差为 1ms，这取决于系统计时器分辨率和系统负载，定时时间到期后，将生成一个信号（signal）并重置计时器。如果在进程处于活动状态时计时器到期（对于 ITIMER_VIRTUAL 始终为真），则信号将在生成时立即传递。否则，信号发送将被抵消一小段时间，具体取决于系统加载。

??setitimer() 工作机制是，先对 it_value 进行倒计时，当 it_value 为的数值减为 0 时触发信号。然后再将为 it_value 重置 it_interval，之后继续对 it_value 倒计时，如此往复，当 it_value 为 0 或计时器到期且 it_interval 为 0 时计时器停止运行。

??所以基于此机制，setitimer() 既可以用来作为 延时器 使用，也可以作为 定时器 使用。

二、函数说明

??最重要的需要说明就是，在一个进程中只能有一个 setitimer() 函数的调用，下一个函数的调用会覆盖前一个的计时，是不支持在同一进程中同时使用多次以支持多个定时器的功能的。/font>

2.1 函数原型

??在ubuntu 16.04环境下，setitimer() 和 getitimer() 函数原型如下所示。

#include <sys/time.h>

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

2.1.1 setitimer函数说明

函数名称：
??setitimer
函数功能：
??将指定的计时器设置为 new_value 中的值
??如果 old_value 不为 NULL，则计时器的旧值存储在那里
函数参数：
??which：计时器的类型，可选的类型如下描述
??new_value：要设置的计时器的新的值
??old_value：计时器的下一次到期的剩余时间，与 getitimer() 返回的信息相同
????????一般情况此参数用处不大，设置为 NULL 即可
函数返回：
????成功，返回 0
????出错，返回 -1，并适当设置 errno
函数说明：
??计时器从 it_value 递减到零，生成一个信号，然后重置为 it_interval。设置为零的计时器（it_value 为零或计时器到期且 it_interval 为零）停止。

2.1.2 getitimer函数说明

函数名称：
??getitimer
函数功能：
??获取 which 指定的计时器的下一次到期的剩余时间
函数参数：
??which：计时器的类型，与函数 setitimer() 参数相同
??curr_value：获取到的下一次到期的剩余时间的输出指针
函数返回：
????成功，返回 0
????出错，返回 -1，并适当设置 errno
函数说明：
??参数 curr_value 指向的结构的字段 it_value 的子字段设置为计时器上剩余的时间量，如果计时器被禁用，则设置为零。 it_interval 字段设置为定时器间隔（周期）；在该字段（的两个子字段）中返回的值为零表示这是一个单次计时器。

2.1.3 计时器类型说明

??作为 setitimer 与 getitimer 函数通用的计数器的类型，其可选的值有如下三个。

ITIMER_REAL：以系统真实的时间进行递减计算，定时时间到期时发送 SIGALRM 信号
ITIMER_VIRTUAL：仅在该进程进程执行时的时间来递减计算，定时时间到期时发送 SIGVTALRM 信号
ITIMER_PROF：以该进程在用户态下和内核态下执行的时间来递减计算。与 ITIMER_VIRTUAL 结合使用，此计时器通常用于分析应用程序在用户和内核空间中花费的时间，定时器到期时发送 SIGPROF 信号。

2.1.4 函数错误说明

??函数 setitimer 与 getitimer 可能在调用时发生错误情况，其主要的错误有如下两种情况。

EFAULT ：new_value、old_value 或 curr_value 不是有效的指针。
EINVAL ：不是 ITIMER_REAL、ITIMER_VIRTUAL 或 ITIMER_PROF 之一；或 new_value 指向的结构中的 tv_usec 字段之一包含 0 到 999999 范围之外的值。

2.2 参数itimerval结构说明

??函数 setitimer 与 getitimer 的时间参数均为 struct itimerval 类型，其结构体定义如下所示。

struct itimerval {
    struct timeval it_interval; /* 周期性定时器的间隔 */
    struct timeval it_value;    /* 距离下次到期的时间 */
};

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

??由上面的代码可以，itimeval 结构体又是由两个 timeval 结构体组成，timeval 包括 tv_sec 和 tv_usec 两部分。其中 tv_sec 为秒，tv_usec 为微秒(即 1/1000000 秒)。tv_sec 和 tv_usec 在确定计时器的持续时间时都很重要。

四、源码测试

??基于上面的描述，我们简单的编写一个用于定时器的测试程序，主要实现的功能是，每隔100ms在终端输出信息，包括当前的时间。示例代码入下所示。

#include <errno.h>    /* for errno */
#include <signal.h>   /* for signal */
#include <stdio.h>    /* for printf */
#include <stdlib.h>   /* for EXIT_FAILURE */
#include <string.h>   /* for strerror */
#include <sys/time.h> /* for setitimer */
#include <unistd.h>   /* for _exit pause */

void signalHandler(int signo)
{
    struct timeval tm;
    /* 获取当前的时间戳 */
    gettimeofday(&tm, NULL);

    switch (signo)
    {
    case SIGALRM:
        printf("Get the SIGALRM signal! time = %ld.%03ld\n",
               tm.tv_sec, tm.tv_usec / 1000);
        break;
    case SIGVTALRM:
        printf("Get the SIGVTALRM signal! time = %ld.%03ld\n",
               tm.tv_sec, tm.tv_usec / 1000);
        break;
    case SIGPROF:
        printf("Get the SIGPROF signal! time = %ld.%03ld\n",
               tm.tv_sec, tm.tv_usec / 1000);
        break;
    }
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    /* 定义设置的时间结构体 */
    struct itimerval new_value = {0};

    /* 设置信号的处理方式 */
    signal(SIGALRM, signalHandler);

    /* 启动定时器的时间 */
    new_value.it_value.tv_sec = 0;
    new_value.it_value.tv_usec = 100000;
    /* 定时器的间隔时间 */
    new_value.it_interval.tv_sec = 0;
    new_value.it_interval.tv_usec = 100000;

    /* 以系统真实的时间来计算，将送出SIGALRM信号 */
    if (setitimer(ITIMER_REAL, &new_value, NULL) < 0)
    {
        /* 函数调用返回错误 */
        printf("Setitimer Failed : %s\n", strerror(errno));
        /* 标准退出 */
        _exit(EXIT_FAILURE);
    }

    /* 进入无限循环 */
    while (1)
    {
        /* 进程主动挂起，等待信号唤醒 */
        pause();
    }

    return 0;
}