Арнольд Роббинс - Linux программирование в примерах

• Название: Linux программирование в примерах
• Автор: Арнольд Роббинс
• Издательство: Кудиц-Образ
• Жанр: Программное обеспечение
• Год: 2005
• ISBN: 5-9579-0059-1

В книге рассмотрены вопросы, связанные с программированием под Linux: файловый ввод/вывод, метаданные файлов, основы управления памятью, процессы и сигналы, пользователи и группы, вопросы интернационализации и локализации, сортировка, поиск и многие другие. Много внимания уделено средствам отладки, доступным под GNU Linux. Все темы иллюстрируются примерами кода, взятого из V7 UNIX и GNU. Эта книга может быть полезна любому, кто интересуется программированием под Linux.

---

Немного отклоняясь в сторону, гибкие диски представляют отличный испытательный стенд для изучения того, как использовать инструменты, работающие с файловыми системами. Если вы сделаете что-то, что разрушит данные на гибком диске, это вряд ли будет катастрофическим, тогда как экспериментирование с действующими разделами на обычных жестких дисках значительно более рискованно.

14.3. Более точное время

Системный вызов time() и тип time_t представляют время в секундах в формате отсчета с начала Эпохи. Разрешения в одну секунду на самом деле недостаточно, сегодняшние машины быстры, и часто бывает полезно различать временные интервалы в долях секунды. Начиная с 4.2 BSD, Berkley Unix представил ряд системных вызовов, которые сделали возможным получение и использование времени в долях секунд. Эти вызовы доступны на всех современных системах Unix, включая GNU/Linux.

14.3.1. Время в микросекундах: gettimeofday()

Первой задачей является получение времени дня:

#include <sys/time.h>

int gettimeofday(struct timeval *tv, void *tz); /* определение POSIX, а не GLIBC */

gettimeofday() позволяет получить время дня.[156] В случае успеха возвращается 0, при ошибке -1. Аргументы следующие:

struct timeval *tv

Этот аргумент является указателем на struct timeval, которая вскоре будет описана и в которую система помещает текущее время.

void *tz

Это аргумент больше не используется; он имеет тип void*, поэтому он всегда должен равняться NULL. (Справочная страница описывает, для чего он использовался, а затем утверждает, что он устарел. Прочтите, если интересуетесь подробностями.)

Время представлено структурой struct timeval:

struct timeval {

 long tv_sec; /* секунды */

 long tv_usec; /* микросекунды */

};

Значение tv_sec представляет секунды с начала Эпохи; tv_usec является числом микросекунд в секунде.

Справочная страница GNU/Linux gettimeofday(2) документирует также следующие макросы:

#define timerisset(tvp) ((tvp)->tv_sec || (tvp)->tv_usec)

#define timercmp(tvp, uvp, cmp) \

 ((tvp)->tv_sec cmp (uvp)->tv_sec || \

 (tvp)->tv_sec == (uvp)->tv_sec && \

 (tvp)->tv_usec cmp (uvp)->tv_usec)

#define timerclear(tvp) ((tvp)->tv_sec = (tvp)->tv_usec = 0)

Эти макросы работают со значениями struct timeval*; то есть указателями на структуры, и их использование должно быть очевидным из их названий и кода. Особенно интересен макрос timercmp(): третьим аргументом является оператор сравнения для указания вида сравнения. Например, рассмотрим определение того, является ли одна struct timeval меньше другой:

struct timeval t1, t2;

...

if (timercmp(&t1, & t2, <))

 /* t1 меньше, чем t2 */

Макрос развертывается в

((&t1)->tv_sec < (&t2)->tv_sec || \

(&t1)->tv_sec == (&t2)->tv_sec && \

(&t1)->tv_usec < (&t2)->tv_usec)

Это значит: «если t1.tv_sec меньше, чем t2.tv_sec, ИЛИ если они равны и t1.tv_usec меньше, чем t2.tv_usec, тогда…».

14.3.2. Файловое время в микросекундах: utimes()

В разделе 5.5.3 «Изменение временных отметок: utime()» был описан системный вызов utime() для установки времени последнего обращения и изменения данного файла. Некоторые файловые системы хранят эти временные отметки с разрешением в микросекунды (или еще точнее). Такие системы предусматривают системный вызов utimes() (обратите внимание на завершающую s в названии) для установки времени обращения к файлу и его изменения с точностью до микросекунд:

#include <sys/time.h> /* XSI */

int utimes(char *filename, struct timeval tvp[2]);

Аргумент tvp должен указывать на массив из двух структур struct timeval, значения используются для времени доступа и изменения соответственно. Если tvp равен NULL, система использует текущее время дня.

POSIX обозначает ее как «традиционную» функцию, что означает, что она стандартизуется лишь для поддержки старого кода и не должна использоваться для новых приложений. Главная причина, пожалуй, в том, что нет определенного интерфейса для получения времени доступа и изменения файла в микросекундах; struct stat содержит лишь значения time_t, а не значения struct timeval.

Однако, как упоминалось в разделе 5.4.3 «Только Linux: указание файлового времени повышенной точности», Linux 2.6 (и более поздние версии) действительно предоставляет доступ к временным отметкам с разрешением в наносекунды при помощи функции stat(). Некоторые другие системы (такие, как Solaris) также это делают.[157] Таким образом, utimes() полезнее, чем кажется на первый взгляд, и несмотря на ее «традиционный» статус, нет причин не использовать ее в своих программах.

14.3.3. Интервальные таймеры: setitimer() и getitimer()

Функция alarm() (см. раздел 10.8.1 «Сигнальные часы: sleep(), alarm() и SIGALRM») организует отправку сигнала SIGALRM после истечения данного числа секунд. Ее предельным разрешением является одна секунда. Здесь также BSD 4.2 ввело функцию и три различных таймера, которые используют время в долях секунды.

Интервальный таймер подобен многократно использующимся сигнальным часам. Вы устанавливаете начальное время, когда он должен «сработать», а также как часто это должно впоследствии повторяться. Оба этих значения используют объекты struct timeval; т.е. они (потенциально) имеют разрешение в микросекундах. Таймер «срабатывает», доставляя сигнал; таким образом, нужно установить для таймера обработчик сигнала, желательно до установки самого таймера.

Существуют три различных таймера, описанных в табл. 14.2.

Таблица 14.2. Интервальные таймеры

Таймер Сигнал Функция ITIMER_REAL SIGALRM Работает в реальном режиме ITIMER_VIRTUAL SIGVTALRM Работает, когда процесс выполняется в режиме пользователя ITIMER_PROF SIGPROF Работает, когда процесс выполняется в режиме пользователя или ядра.

Использование первого таймера, ITIMER_REAL, просто. Таймер работает в реальном времени, посылая SIGALRM по истечении заданного количества времени. (Поскольку посылается SIGALRM, нельзя смешивать вызовы setitimer() с вызовами alarm(), а смешивание их с вызовом sleep() также опасно; см. раздел 10.8.1 «Сигнальные часы, sleep(), alarm() и SIGALRM».)

Второй таймер, ITIMER_VIRTUAL, также довольно прост. Он действует, когда процесс исполняется, но лишь при выполнении кода пользователя (приложения) Если процесс заблокирован во время ввода/вывода, например, на диск, или, еще важнее, на терминал, таймер приостанавливается.

Третий таймер, ITIMER_PROF, более специализированный. Он действует все время, пока выполняется процесс, даже если операционная система делает что-нибудь для процесса (вроде ввода/вывода). В соответствии со стандартом POSIX, он «предназначен для использования интерпретаторами при статистическом профилировании выполнения интерпретируемых программ». Установив как для ITIMER_VIRTUAL, так и для ITIMER_PROF идентичные интервалы и сравнивая разницу времени срабатывания двух таймеров, интерпретатор может узнать, сколько времени проводится в системных вызовах для выполняющейся интерпретируемой программы[158]. (Как сказано, это довольно специализировано.) Двумя системными вызовами являются:

#include <sys/time.h> /* XSI */

int getitimer(int which, struct itimerval *value);

int setitimer(int which, const struct itimerval *value,

 struct itimerval *ovalue);

Аргумент which является одной из перечисленных ранее именованных констант, указывающих таймер, getitimer() заполняет struct itimerval, на которую указывает value, текущими установками данного таймера, setitimer() устанавливает для данного таймера значение в value. Если имеется ovalue, функция заполняет ее текущим значением таймера. Используйте для ovalue NULL, если не хотите беспокоиться о текущем значении. Обе функции возвращают в случае успеха 0 и -1 при ошибке, struct itimerval состоит из двух членов struct timeval:

struct itimerval {

 struct timeval it_interval; /* следующее значение */

 struct timeval it_value;    /* текущее значение */

};

Прикладным программам не следует ожидать, что таймеры будут с точностью до микросекунд. Справочная страница getitimer(2) дает следующее объяснение: