通过休眠控制循环时间

Question

>我尝试确保每个循环的执行时间在 usleep 时为 10 毫秒，但有时它会超过 10 毫秒。

我不知道如何解决这个问题，在这种情况下使用usleep和gettimeofday合适吗？

请帮助我找出我错过了什么。

结果：0.0127289 0.0136499 0.0151598 0.0114031 0.014801

double tvsecf(){
struct timeval tv;
double asec;
gettimeofday(&tv,NULL);
asec = tv.tv_usec;
asec /= 1e6;
asec += tv.tv_sec;
return asec;
}
int main(){
double t1 ,t2;
t1 = tvsecf();
for(;;){
t2= tvsecf();
if(t2-t1 >= 0.01){
if(t2-t1 >= 0.011)
cout << t2-t1 <<endl;
t1 = tvsecf();
}
usleep(100);
}
}

Answer 1

为了防止循环开销(通常未知(不断累积错误，您可以休眠到某个时间点，而不是一段时间。使用 C++ 的<chrono>和<thread>库，这非常简单：

#include <chrono>
#include <iostream>
#include <thread>
int
main()
{
using namespace std;
using namespace std::chrono;
auto t0 = steady_clock::now() + 10ms;
for (;;)
{
this_thread::sleep_until(t0);
t0 += 10ms;
}
}

人们可以用更多的steady_clock::now()调用来修饰这一点，以确定迭代之间的时间，也许更重要的是，平均迭代时间：

#include <chrono>
#include <iostream>
#include <thread>
int
main()
{
using namespace std;
using namespace std::chrono;
using dsec = duration<double>;
auto t0 = steady_clock::now() + 10ms;
auto t1 = steady_clock::now();
auto t2 = t1;
constexpr auto N = 1000;
dsec avg{0};
for (auto i = 0; i < N; ++i)
{
this_thread::sleep_until(t0);
t0 += 10ms;
t2 = steady_clock::now();
dsec delta = t2-t1;
std::cout << delta.count() << "sn";
avg += delta;
t1 = t2;
}
avg /= N;
cout << "avg = " << avg.count() << "sn";
}

上面我通过在循环中做更多事情来增加循环开销。 但是，循环仍然大约每10 毫秒唤醒一次。 有时操作系统会延迟唤醒线程，但下次循环会自动调整为睡眠时间更短。 因此，平均迭代速率自校正为 10ms。

在我的机器上，这只是输出：

...
0.0102046s
0.0128338s
0.00700504s
0.0116826s
0.00785826s
0.0107023s
0.00912614s
0.0104725s
0.010489s
0.0112545s
0.00906409s
avg = 0.0100014s

Answer 2

没有办法保证 10ms 的循环时间。 所有睡眠功能都至少会沉睡一段时间。 对于便携式解决方案，请使用 std：：this_thread：：sleep_for

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <thread>
int main()
{
for (;;) {
auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds{10});
auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
std::chrono::duration<double, std::milli> elapsed = end-start;
std::cout << "Waited " << elapsed.count() << " msn";
}
}

根据您要执行的操作，请查看Howard Hinnants日期库。

Answer 3

从 usleep 手册页：

睡眠可能会因任何系统活动、处理呼叫所花费的时间或系统计时器的粒度而略微延长。

如果您需要高分辨率：在Unix(或Linux(上使用C，请查看此答案，该答案解释了如何使用clock_gettime使用高分辨率计时器。

编辑：正如Tobias nanosleep提到的，可能是一个更好的选择：

Compared to sleep(3) and usleep(3), nanosleep() has the following
advantages: it provides a higher resolution for specifying the sleep
interval; POSIX.1 explicitly specifies that it does not interact with
signals; and it makes the task of resuming a sleep that has been
interrupted by a signal handler easier.