长睡眠(在C++中）比短睡眠更不精确吗

Are longer sleeps (in C++) less precise than short ones

本文关键字：不精确 C++      更新时间：2023-10-16

我每"一轮"（xx:xx:00）都有一项任务要做我用之类的东西

const int statisticsInterval=60;
    time_t t=0;
    while (1)
    {
        if (abs(t-time(NULL)==0))   //to avoid multiple calls in the same second that is the multiple of 60
                boost::this_thread::sleep(boost::posix_time::seconds(2));//2, not 1 to make sure that 1 second passes
        t=time(NULL);
        boost::this_thread::sleep(boost::posix_time::seconds(statisticsInterval-(t%statisticsInterval)));
        //DO WORK
    }

正如你所看到的，我使用睡眠（60秒-当前分钟中经过的秒数）。但一位程序员告诉我，它并不精确，我应该把它改为同时循环睡眠（1）。我认为他是否正确是非常值得怀疑的，但我只想检查一下是否有人知道如果睡眠时间间隔长，是否会降低精确度。我认为睡眠是以这样一种方式实现的，即在未来的某个时刻，触发器被激活，线程被放入"准备执行线程组"，所以我认为没有理由在精度上存在差异。BTW操作系统是ubuntu，我不在乎少于2-3秒的错误。例如，如果我睡了52秒，53.8的睡眠是完全可以接受的。附言：我知道睡眠定义了最短的时间，理论上我的线程可能会在2047年被激活，但我问的是现实情况。

当你睡眠（N）时，它会告诉操作系统在当前时间+N触发线程。

它不总是准确的原因是，你不是系统中唯一的线程
在你之前的那个时候，可能还有另一个线程要求唤醒，而可能只有一些重要的操作系统内容需要在那个时候执行。

无论如何，不应该有任何精度问题，因为该方法与N.无关

它不会"精确"的唯一原因是，如果它是一个糟糕的操作系统，无法正确计算时间。再说一遍，循环并不能解决这个问题。

在一些线程API中，可能在睡眠完成之前被唤醒（例如，由于睡眠期间信号到达）。处理这个问题的正确方法是计算一个绝对的起床时间，然后循环，在剩余的时间里睡觉。我可以想象，每隔一秒钟睡一次是一种近似的方法，很糟糕。

但是，增强线程API的this_thread::sleep()没有被记录为具有这些早期唤醒，因此该技术是不必要的（增强线程API为您执行循环）。

一般来说，在极少数情况下，使用较小的睡眠间隔可以显著提高唤醒延迟；OS以或多或少相同的方式处理所有唤醒。在最好的情况下，您可能会让缓存保持温暖并避免分页，但这只会影响直接参与睡眠循环的一小部分内存。

此外，大多数操作系统在内部使用整数计数器处理时间；这意味着大的间隔不会导致舍入误差（正如您在浮点值中可能发现的那样）。但是，如果您使用浮点进行自己的计算，这可能是一个问题。如果您当前使用的是浮点间隔（例如，自1970年以来为秒的double），您可能希望考虑整数单位（例如，从1970年起为毫秒的long long）。

在许多情况下睡眠不是很精确。这取决于操作系统的精确程度。在Windows7中，计时器的分辨率大概是15.4毫秒。此外，你通常可以告诉调度程序如何处理睡眠放松。。。

这是一个很好的阅读：

Linux：http://linux.die.net/man/3/nanosleep

Windows：http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms686298（v=vs.85）.aspx

PS：如果你想在长时间等待中获得更高的精度，可以睡一段时间，并使用基于实时时钟的时间差。也就是说，当你开始睡觉时，存储当前时间，然后在每个间隔检查你离设定的等待时间有多远。

Boost.POSIX系统的睡眠线程实现可以使用不同的睡眠方法：

  1. 当线程是用Boost.thread创建的并且具有特定的线程信息时，在互斥体上等待超时
  2. 如果可用并且线程不是使用Boost.thread创建的，请使用pthread_delay_np
  3. 如果pthread_delay_np不可用，则USe nanosleep
  4. 创建一个本地互斥并对其进行定时等待（如果没有其他可用的话，情况会更糟）

案例2、3和4在5次循环中实现（截至Boost 1.44）。因此，如果睡眠线程中断（即有一些信号）超过5次，则可能存在潜在问题。但这种情况不太可能发生。

在所有情况下，精度都会远高于一秒钟，因此多次睡眠不会比长时间睡眠更精确。你只能担心你的程序因为长时间睡眠而被完全换掉。例如，若机器太忙，那个么内核就把整个程序放到磁盘上。为了避免被换掉，你必须旋转（或者睡得小一些，偶尔醒来）。通常，如果性能很重要，程序会在CPU上旋转，并且从不调用睡眠，因为要避免任何阻塞调用。但如果我们谈论的是纳米/微秒，那就是真的。

一般来说，睡眠不是任何事情的正确计时方法。最好使用带回调函数的精确计时器。在Windows上，可以使用"多媒体"计时器，在大多数硬件上，该计时器的分辨率不超过1毫秒。请看这里。当计时器到期时，操作系统会近乎实时地调用回调函数。请看这里。

睡眠是根据调度器的时间量来工作的（编辑：同时，大多数操作系统都支持"无提示"调度器，即不再有固定的量值，然而，原理仍然正确……有定时器合并等）。

除非你收到一个信号，否则你不可能在量子用完之前醒来。此外，sleep并不是为了精确或准确而设计的。此外，时间与其说是一条规则，不如说是一个指导原则。

虽然你可能会认为睡眠时间是"将在时间X后继续"，但这根本不是发生的事情。从技术上讲，sleep的工作原理是"标记线程在大约时间X内没有准备好，然后标记它准备好，调用调度程序，然后我们看看会发生什么"。注意"准备就绪"和实际运行之间的细微差别。原则上，线程可以准备很长一段时间，并且永远不会运行
因此，60x sleep(1)可以永远比sleep(60)更准确。它将使线程未就绪并再次就绪60次，并且它将调用调度器60次。由于调度程序不能在零时间内运行（线程也不能在零分钟内准备好，上下文切换也不能在0时间内完成），因此在实践中，短时间内多次睡眠必然需要比累积时间内一次睡眠花费更长的时间。

既然您声明您的操作系统是Ubuntu，那么您还可以使用timerfd[1]。将过期时间设置为1分钟，并设置为read()。如果您获得EINTR，则只需再次获得read()。否则，你知道时间到了。如果你想要精确的计时，使用计时器是正确的做法（在物理计算机上，它不可能也永远不会是100.00%的完美，但它会尽可能好，并且可以避免其他系统性错误，尤其是在重复发生事件的情况下）
POSIX timer_create函数也可以工作，它更便携，开销可能会减少半微秒左右（也许！也许不是！），但它远不如timerfd那么舒适和灵活。

你无法获得比计时器所能提供的更准确、更可靠的结果。在我并不特别令人印象深刻的Ubuntu机器上，timerfd可以精确地工作到微秒，没有问题。另外，它也很优雅。。。如果您在等待时需要做其他事情，例如监听套接字，则可以将timerfd插入与套接字描述符相同的epoll中。您也可以在多个进程之间共享它，并同时唤醒它们。或者，或者，。。。许多其他事情。

如果目标是睡眠到给定的系统时间（xx:xx:00），请考虑使用boost::this_thread::sleep的过载，该过载需要时间，如boost::posix_time::ptime中所示，而不是时间。

例如

#include <iostream>
#include <boost/date_time.hpp>
#include <boost/thread.hpp>
int main()
{
    using namespace boost::posix_time;
    ptime time = boost::get_system_time();
    std::cout << "time is " << time << 'n';
    time_duration tod = time.time_of_day();
    tod = hours(tod.hours()) + minutes(tod.minutes() + 1);
    time = ptime(time.date(), tod);
    std::cout << "sleeping to  " << time << "n";
    boost::this_thread::sleep(time);
    std::cout << "now the time is " << boost::get_system_time() << 'n';
}

在C++0x中，这两个重载被赋予不同的名称：std::this_thread::sleep_for()和std::this_thread::sleep_until()；

答案是肯定的。然而，它与C++无关。这一切都与操作系统有关。

由于当前便携式系统更加关注低功耗使用，操作系统在计时器方面变得越来越智能。

Windows和Linux都使用定时器延迟，以避免过于频繁地醒来。此松弛是使用超时持续时间自动计算的。如果绝对需要一个真正准确的计时器，它可以通过各种方式被覆盖。

这对操作系统的作用是让它进入真正的深度睡眠状态。如果计时器一直关闭，CPU和RAM就没有机会断电。但是，如果计时器被收集到一个批次中，CPU可以通电，运行所有计时器操作，然后再次断电。

因此，如果有10个程序都睡了60秒，但偏移了半秒左右，那么CPU最有效的使用方法是唤醒一次，运行所有10个定时器，然后再回到睡眠状态，而不是唤醒10次。

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