面试题：C语言Linux高精度定时器信号处理优化

实现高精度定时器并关联信号处理

使用 setitimer 函数：
- setitimer 函数可以设置间隔性定时器。它在 <sys/time.h> 头文件中声明。
- 示例代码：

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

void timer_handler(int signum) {
    // 定时器到期时执行的处理逻辑
    printf("Timer expired\n");
}

int main() {
    struct itimerval timer;
    // 初始化定时器处理函数
    signal(SIGALRM, timer_handler);
    // 设置定时器间隔时间
    timer.it_value.tv_sec = 1;  // 初始到期时间，1 秒
    timer.it_value.tv_usec = 0;
    timer.it_interval.tv_sec = 1;  // 重复间隔时间，1 秒
    timer.it_interval.tv_usec = 0;
    // 设置定时器
    if (setitimer(ITIMER_REAL, &timer, NULL) == -1) {
        perror("setitimer");
        return 1;
    }
    // 防止程序退出
    while (1) {
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

使用 timer_create 函数：
- timer_create 函数提供了更灵活的定时器创建方式，它在 <signal.h> 和 <time.h> 头文件中声明。
- 示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <time.h>

void timer_handler(int signum, siginfo_t *info, void *context) {
    // 定时器到期时执行的处理逻辑
    printf("Timer expired\n");
}

int main() {
    struct sigevent sev;
    struct itimerspec its;
    timer_t timerid;
    // 初始化定时器处理函数
    struct sigaction sa;
    sa.sa_sigaction = timer_handler;
    sa.sa_flags = SA_SIGINFO;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    if (sigaction(SIGRTMIN, &sa, NULL) == -1) {
        perror("sigaction");
        return 1;
    }
    // 设置定时器事件
    sev.sigev_notify = SIGEV_SIGNAL;
    sev.sigev_signo = SIGRTMIN;
    sev.sigev_value.sival_ptr = &timerid;
    if (timer_create(CLOCK_REALTIME, &sev, &timerid) == -1) {
        perror("timer_create");
        return 1;
    }
    // 设置定时器间隔时间
    its.it_value.tv_sec = 1;  // 初始到期时间，1 秒
    its.it_value.tv_nsec = 0;
    its.it_interval.tv_sec = 1;  // 重复间隔时间，1 秒
    its.it_interval.tv_nsec = 0;
    // 设置定时器
    if (timer_settime(timerid, 0, &its, NULL) == -1) {
        perror("timer_settime");
        return 1;
    }
    // 防止程序退出
    while (1) {
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

可能遇到的问题及优化策略

系统资源限制：
- 问题：系统可能对定时器数量、信号数量等资源有限制。例如，在某些系统上，可用的实时信号数量有限。
- 优化策略：
  - 尽量复用已有的定时器和信号，避免创建过多不必要的资源。
  - 了解系统的资源限制，可以通过 sysconf 函数查询相关限制值，如 _SC_SEM_NSEMS_MAX 等。
调度延迟：
- 问题：在多任务系统中，由于系统调度的原因，定时器信号可能不能及时处理，导致精度下降。
- 优化策略：
  - 提高进程的优先级，例如使用 sched_setscheduler 函数设置进程为实时调度策略，并调整优先级。
  - 将定时器处理函数的逻辑尽量简化，减少处理时间，避免长时间占用 CPU 资源，影响其他任务调度。

代码实现要点

信号处理函数：
- 信号处理函数应该是可重入的，避免使用全局变量（除非进行适当的同步）和不可重入的函数，如 printf 等（在实际应用中，如果需要打印调试信息，可以使用线程安全的日志库）。
定时器设置：
- 对于 setitimer，注意 itimerval 结构体中时间的设置，tv_sec 为秒，tv_usec 为微秒。
- 对于 timer_create，要正确设置 sigevent 结构体和 itimerspec 结构体，sigevent 用于指定定时器到期的通知方式，itimerspec 用于设置定时器的时间间隔。
错误处理：
- 对 setitimer、timer_create、timer_settime、sigaction 等函数调用进行错误处理，及时发现并解决问题。例如，setitimer 失败时返回 -1 并设置 errno，可以通过 perror 打印错误信息。

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面试题：C语言Linux高精度定时器信号处理优化

知识考点

面试题答案

实现高精度定时器并关联信号处理

可能遇到的问题及优化策略

代码实现要点