std::sleep_for在Windows 10上的不可预测行为

Unpredictable behaviour of std::sleep_for on Windows 10

本文关键字：不可预测 Windows sleep for std      更新时间：2023-10-16

最近我发现，由于未知原因，std::this_thread::sleep_for的睡眠时间是预期的10倍。这不仅仅是一次或几次意外延迟，而是非常明显的影响，可能会持续几分钟，也会影响std::condition_variable::wait_for。

这是我的代码：

#include <thread>
#include <iostream>
#include <chrono>
using namespace std;
int main(int argc, char const *argv[])
{
unsigned t = 0;
auto start = ::std::chrono::steady_clock::now();
for(unsigned i = 0; i < 100; ++i) {
::std::this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(1));
t ^= i; // prevent overeager optimization
}
auto stop = ::std::chrono::steady_clock::now();
auto elapsed = ::std::chrono::duration_cast<::std::chrono::milliseconds>(stop - start);
::std::cout << elapsed.count() << "n";
::std::cerr << t << "n";
return 0;
}

我用Visual Studio命令行工具编译了这篇文章，如下所示：

cl /EHsc /std:c++17 /O2 sleep_for.cpp

当我执行它时，结果有时接近150，有时接近1500。在两次执行之间，环境没有任何变化。造成这种影响的原因可能是什么？

更新1。看起来这是一个操作系统问题。除了std::thread::sleep_for和std::condition_variable::wait_until，我还尝试了基于uvw库的定时器，得到了相同的结果。无论我做什么，我都不能让线程睡眠少于15毫秒。这种影响在系统启动后非常明显，而且很少出现。

摘要。有些人建议：阅读文档！他们警告过你！std::this_thread::sleep_for可能不稳定！但另一方面，根据文件，如果它工作得更稳定，也没有什么错，人们只需要知道如何实现这一点。Jeremy Friesner提出了一个解决方案，我已经测试过了，结果显示出了10倍的性能和良好的平均稳定性。是否使用std::this_thread::sleep_for以及如何使用，您需要。如果你正在开发救生设备等，我绝对不建议使用它。但在许多情况下，它可能非常有用。

一篇很好的文章，讨论了提高稳定性和分辨率的代价：https://randomascii.wordpress.com/2013/07/08/windows-timer-resolution-megawatts-wasted/

这个答案是根据Jeremy Friesner的评论创建的。他建议在main()的开头尝试timeBeginPeriod(1)。成功了！我创建了一个程序的修改，它运行速度快了10倍。这是代码：

#include <thread>
#include <iostream>
#include <chrono>
#include <windows.h>
using namespace std;
int main(int argc, char const *argv[])
{
timeBeginPeriod(1);
unsigned t = 0;
auto start = ::std::chrono::steady_clock::now();
for(unsigned i = 0; i < 100; ++i) {
::std::this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(1));
t ^= i; // prevent overeager optimization
}
auto stop = ::std::chrono::steady_clock::now();
auto elapsed = ::std::chrono::duration_cast<::std::chrono::milliseconds>(stop - start);
::std::cout << elapsed.count() << "n";
::std::cerr << t << "n";
return 0;
}

可以使用以下命令进行编译：

cl /EHsc /std:c++17 /O2 sleep_for.cpp winmm.lib

谢谢Jeremy！

p.S。增加定时器频率有其代价：https://randomascii.wordpress.com/2013/07/08/windows-timer-resolution-megawatts-wasted/

查看文档：

阻止当前线程执行至少指定的sleep_duration。由于调度或资源争用延迟，此函数可能会阻塞超过sleep_duration的时间。

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