C語言實現多線程定時器實例講解

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1. 大致功能介紹

  • 實現任務列表，定時器會間隔一段時間遍歷列表發現要執行的任務
  • 任務列表中的所有任務並行執行
  • 每個任務都可以有自己的定時器，並且可以選擇是否要重復執行
  • 定義方便的任務函數實現接口
  • 定時器可以由用戶自定義何時啟動和停止
  • 提供等待功能，保證任務列表中的所有任務執行完成
  • 提供任務列表的傳參功能

2. API庫介紹

void setTick(int val);

設置定時間的間隔時間tick，若設置tick為1000，且任務的定時器時間為1000，則任務會在1秒後執行，默認tick為1秒，最小tick時間為1us。

void addTimerTask(TimerTask task, int val, int autoreset, void *arg);

向任務列表註冊一個任務，並指定其定時時間val，以及是否要重復執行autoreset，並可以指定參數的地址。
task需要按照頭文件提供的宏來編寫，例如：

TASK_START(test2, arg)

	//body
 Arg *temp = (Arg*)arg;
 temp->ret = temp->a + temp->b;
 printf("This is a test2\n");

TASK_END

TASK_START（name, arg）是任務頭，name是任務名，arg是參數地址，TASK_END是任務結尾。任務體內可編寫正常的c語言代碼，並使用參數arg指針。

autoreset有兩個可選項：AUTORESET（重復執行），NORESET（執行一次）。

若沒有參數，可將arg參數設置為NULL。

void TimerWait();

用於等待任務列表中所有任務執行完畢。

void TimerStop();

用於停止定時器。

void StartTimer();

用於啟動定時器。

3. 一個例子

#include <stdio.h>
#include "timer.h"

typedef struct Argument{
 int a;
 int b;
 int ret;
}Arg;

//任務1，打印語句
TASK_START(test1, arg)
 printf("This is a test1\n");
TASK_END

//任務2，計算arg中兩個數的和，打印語句
TASK_START(test2, arg)

 Arg *temp = (Arg*)arg;
 temp->ret = temp->a + temp->b;
 printf("This is a test2\n");

TASK_END

//任務3，打印語句
TASK_START(test3, arg)
 printf("This is a test3\n");
TASK_END

void main(){

 Arg arg;

	//設置tick 為 500ms
 setTick(500 * 1000);

	//添加任務1到任務列表，設置定時器時間為2.5s，重復執行，無參數
 addTimerTask(test1, 5, AUTORESET, NULL);
 arg.a = 2; arg.b = 3;
 //添加任務2到任務列表，設置定時器時間為0.5s，不重復執行，參數為arg
 addTimerTask(test2, 1, NORESET, &arg);
 //添加任務3到任務列表，設置定時器時間為1s，重復執行，無參數
 addTimerTask(test3, 2, AUTORESET, NULL);

	//啟動定時器
 StartTimer();
 printf("Timer is started\n");
 //程序等待5秒
 sleep(5);
 //停止定時器
 TimerStop();
 //等待所有任務執行完畢
 TimerWait();
 //打印任務二的計算結果
 printf("%d\n", arg.ret);

}

運行結果：

4. 庫文件源碼

timer.h:

#ifndef TIMER_H
#define TIMER_H
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#define AUTORESET 1
#define NORESET 0
#define TASK_START(name, arg) void* name(void *arg){
#define TASK_END return NULL;} 
typedef void* (*TimerTask)(void* arg);
struct TaskItem{
 TimerTask task;
 int init_counter;
 int counter;
 pthread_t th;
 void *arg;
 void *ret;
 int flag;
 int autoreset;
 struct TaskItem *next;
 
};
void setTick(int val);
void* EventLoop(void* arg);
void addTimerTask(TimerTask task, int val, int autoreset, void *arg);
void TimerWait();
void TimerStop();
void StartTimer();
#endif //TIMER_H

timer.cpp

#include "timer.h"
#define STOPFLAG 0
#define RUNFLAG 1 
static int tick = 1000 * 1000;
static struct TaskItem head = {
 .next = NULL,
};
static pthread_t loop_thread;
static int flag = STOPFLAG;
static int tasknum = 0;

void setTick(int val){
 tick = val;
}
void* EventLoop(void* arg){
 
 struct TaskItem *task = head.next;
 struct TaskItem *pretask = &head;

 while(flag == RUNFLAG && tasknum > 0){
  
  while(task != NULL){
   if(task->counter == 0){ // it is time for doing task
    if(task->flag == STOPFLAG){ // task is not created
     if(0 != pthread_create(&(task->th), NULL, task->task, task->arg)){ // do a task
      printf("Failed to create user's task");
     }
     else{
      task->flag = RUNFLAG;
     }
    }
    else{
     if(0 != pthread_kill(task->th, 0)){ // current task is completed
      if(task->autoreset == AUTORESET){ // repeat execute
       task->counter = task->init_counter;
       task->flag = STOPFLAG;
      }
      else{ // delete a task
       pretask->next = task->next;
       free(task);
       task = pretask->next;
       tasknum--;
       continue;
      }
     }
    }
   }
   else{
    task->counter--;
   }
   pretask = pretask->next;
   task = task->next;
  }
  usleep(tick); // sleep a tick
  task = head.next;
  pretask = &head;
 }
 flag = STOPFLAG;
}
void addTimerTask(TimerTask task, int val, int autoreset, void *arg){
 struct TaskItem *node;
 node = (struct TaskItem*)malloc(sizeof(struct TaskItem));
 node->next = head.next;
 head.next = node;
 node->arg = arg;
 node->counter = val;
 node->init_counter = val;
 node->task = task;
 node->flag = STOPFLAG;
 node->autoreset = autoreset;
 tasknum++;
}
void TimerWait(){
 pthread_join(loop_thread, NULL);
}
void TimerStop(){
 flag = STOPFLAG;
}
void StartTimer(){
 flag = RUNFLAG;
 if(0 != pthread_create(&loop_thread, NULL, EventLoop, NULL)){
  printf("Failed to create loop task.\n");
 }
}

註意事項

  • 編譯要加 -l pthread選項
  • 庫實現在Linux環境，如果是windows需要修改線程創建函數，休眠函數以及相應的頭文件。

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