linux C由signal和alarm实现的键盘监控和程序计时

1.alarm()

函数原型：unsigned int alarm（unsigned int seconds);
头文件：#include<unistd.h>
函数说明: alarm()用来设置信号SIGALRM在经过参数seconds指定的秒数后，传送给目前的进程。

如果参数seconds为0，则之前设置的闹钟会被取消，并将剩下的时间返回。
返回值：如果调用此alarm()前，进程已经设置了闹钟时间，则返回上一个闹钟时间的剩余时间，否则返回0。 出错返回-1。

2.signal()

函数原型：void (*signal(int signum,void(* handler)(int)))(int); 　　
或者：typedef void(*sig_t) ( int ); 　　sig_t signal(int signum,sig_t handler); 　

头文件：#include <signal.h>

函数说明：signal()会依参数signum 指定的信号编号来设置该信号的处理函数。当指定的信号到达时就会跳转到参数handler指定的函数执行。当一个信号的信号处理函数执行时，如果进程又接收到了该信号，该信号会自动被储存而不会中断信号处理函数的执行，直到信号处理函数执行完毕再重新调用相应的处理函数。但是如果在信号处理函数执行时进程收到了其它类型的信号，该函数的执行就会被中断。　　
返回值：返回先前的信号处理函数指针，如果有错误则返回SIG_ERR(-1)。

附加说明 ：在信号发生跳转到自定的handler处理函数执行后，系统会自动将此处理函数换回原来系统预设的处理方式，如果要改变此操作请改用sigaction()。　

　
下面的情况可以产生Signal： 　
1. 按下CTRL+C产生SIGINT 　　
2. 硬件中断，如除0，非法内存访问（SIGSEV）等等 　　
3. Kill函数可以对进程发送Signal 　　
4. Kill命令。实际上是对Kill函数的一个包装 　　
5. 软件中断。如当Alarm Clock超时（SIGURG），当Reader中止之后又向管道写数据（SIGPIPE），等等

一些常用的Signal 如下：

Signal	Description
SIGABRT	由调用abort函数产生，进程非正常退出
SIGALRM	用alarm函数设置的timer超时或setitimer函数设置的interval timer超时
SIGBUS	某种特定的硬件异常，通常由内存访问引起
SIGCANCEL	由Solaris Thread Library内部使用，通常不会使用
SIGCHLD	进程Terminate或Stop的时候，SIGCHLD会发送给它的父进程。缺省情况下该Signal会被忽略
SIGCONT	当被stop的进程恢复运行的时候，自动发送
SIGEMT	和实现相关的硬件异常
SIGFPE	数学相关的异常，如被0除，浮点溢出，等等
SIGFREEZE	Solaris专用，Hiberate或者Suspended时候发送
SIGHUP	发送给具有Terminal的Controlling Process，当terminal被disconnect时候发送
SIGILL	非法指令异常
SIGINFO	BSD signal。由Status Key产生，通常是CTRL+T。发送给所有Foreground Group的进程
SIGINT	由Interrupt Key产生，通常是CTRL+C或者DELETE。发送给所有ForeGround Group的进程
SIGIO	异步IO事件
SIGIOT	实现相关的硬件异常，一般对应SIGABRT
SIGKILL	无法处理和忽略。中止某个进程
SIGLWP	由Solaris Thread Libray内部使用
SIGPIPE	在reader中止之后写Pipe的时候发送
SIGPOLL	当某个事件发送给Pollable Device的时候发送
SIGPROF	Setitimer指定的Profiling Interval Timer所产生
SIGPWR	和系统相关。和UPS相关。
SIGQUIT	输入Quit Key的时候（CTRL+\）发送给所有Foreground Group的进程
SIGSEGV	非法内存访问
SIGSTKFLT	Linux专用，数学协处理器的栈异常
SIGSTOP	中止进程。无法处理和忽略。
SIGSYS	非法系统调用
SIGTERM	请求中止进程，kill命令缺省发送
SIGTHAW	Solaris专用，从Suspend恢复时候发送
SIGTRAP	实现相关的硬件异常。一般是调试异常
SIGTSTP	Suspend Key，一般是Ctrl+Z。发送给所有Foreground Group的进程
SIGTTIN	当Background Group的进程尝试读取Terminal的时候发送
SIGTTOU	当Background Group的进程尝试写Terminal的时候发送
SIGURG	当out-of-band data接收的时候可能发送
SIGUSR1	用户自定义signal 1
SIGUSR2	用户自定义signal 2
SIGVTALRM	setitimer函数设置的Virtual Interval Timer超时的时候
SIGWAITING	Solaris Thread Library内部实现专用
SIGWINCH	当Terminal的窗口大小改变的时候，发送给Foreground Group的所有进程
SIGXCPU	当CPU时间限制超时的时候
SIGXFSZ	进程超过文件大小限制
SIGXRES	Solaris专用，进程超过资源限制的时候发送

综合应用：程序定时10s，期间按下“ctrl+c” 输出“no”，并将程序剩余的定时时间打印输出，执行kill命令，程序立即退出，并输出当前程序执行时间。

要求：1.使用alarm定时；

    2.由于printf()的不安全性，不能在信号处理函数中直接打印输出；

    3.这里建议使用getdayoftime()来实现程序计时，并且只能使用2次，不能使用在循环内部。

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

/*definetimeval for timing*/
struct timeval begin, end;
static unsigned long diff;

void PrintCtrlC(unsigned short *time)
{
	printf("no\n");
	printf("The Ctrl+C waited %d s to stop\n", *time);
	
}

void HandingCtrlC(int signo)
{
	/* get the rest of time */
	unsigned short  t = alarm(0);

	/*print the time*/
	PrintCtrlC(&t);

	/* start a new timer, the time is the rest of time*/
	alarm(t);
}

void PrintKill(unsigned long *time)
{
	printf("kill\n");
	printf("The program last %ld usec before 'kill'\n", *time);
}

void HandingKill(int signo)
{
	/*the grogram is stop, and timing is also stop.*/
	gettimeofday(&end, NULL);
	
	/*cal the time used*/
	diff = 1000000*(end.tv_sec-begin.tv_sec) + end.tv_usec-begin.tv_usec;

	PrintKill(&diff);
	exit(0);
}

void PrintTimeOut()
{
	printf("10s time out\n");
}
void sig_alarm()
{
	PrintTimeOut();
	exit(0);
}

void alive()
{
	char ch[4+1];

	/*start to timing the running time of the program*/
	gettimeofday(&begin, NULL);
	
	/*spin loop*/
	while(1)
	{
		/*create a timer for 10s*/
		signal(SIGALRM, sig_alarm);
		alarm(10);
	
		/* handing signal of 'Ctr+C', and check the signal.*/
		if(signal(SIGINT, HandingCtrlC) == SIG_ERR)
		{
			perror("SIGINT error\n");
		}

		/* handing signal of 'kill', and check the signal.*/
		if(signal(SIGTERM, HandingKill) == SIG_ERR)
		{
			perror("SIGTERM error\n");
		}

		scanf("%s", ch);
		if(strcmp(ch, "kill")==0)
		{
			break;
		}
	}
}

int main()
{
	alive();
	return 0;
}

注：程序在redhat 4.8上亲测通过；

ubuntu上可能按下ctrl+c输出的结果可能会输出时间有点差错。