高精度睡眠值在5ms左右

Question

我正在寻找解决方案，这将给我最准确的睡眠一个函数的小值。我尝试了下面的代码来测试它：

#include <thread>
#include <chrono>
#include <functional>
#include <windows.h>

using ms = std::chrono::milliseconds;
using us = std::chrono::microseconds;
using ns = std::chrono::nanoseconds;
const int total_test = 100;
const int sleep_time = 1;
template <typename F,typename T>
long long sleep_soluion_tester(T desired_sleep_time, F func)
{
    long long avg = 0.0;
    for (int i = 0; i < total_test; i++)
    {
        auto before = std::chrono::steady_clock::now();
        func(desired_sleep_time);
        auto after = std::chrono::steady_clock::now();
        avg += std::chrono::duration_cast<T>(after - before).count();
    }
    return avg / total_test;
};
template <typename F>
ms sleep_soluion_tester(int desired_sleep_time, F func)
{
    ms avg = ms(0);
    for (int i = 0; i < total_test; i++)
    {
        auto before = std::chrono::steady_clock::now();
        func(desired_sleep_time);
        auto after = std::chrono::steady_clock::now();
        avg += std::chrono::duration_cast<ms>(after - before);
    }
    return avg / total_test;
};
int main()
{
    auto sleep = [](auto time) {
        std::this_thread::sleep_for(time);
    };
    ms sleep_test1 = static_cast<ms>(sleep_time);
    us sleep_test2 = static_cast<us>(sleep_test1);
    ns sleep_test3 = static_cast<ns>(sleep_test1);
    std::cout << " desired sleep time: " << sleep_time << "ms\n";
    std::cout << " using Sleep(desired sleep time) "<< sleep_soluion_tester(sleep_time, Sleep).count() << "ms\n";
    std::cout << " using this_thread::sleep_for(ms) " << sleep_soluion_tester(sleep_test1,sleep) << "ms\n";
    std::cout << " using this_thread::sleep_for(us) " << sleep_soluion_tester(sleep_test2,sleep) << "ms\n";
    std::cout << " using this_thread::sleep_for(ns) " << sleep_soluion_tester(sleep_test3,sleep) << "ms\n\n";

但是似乎没有什么区别，即使传递的参数是1ms，它们都需要大约15毫秒才能完成。是否有一种方法可以提高休眠函数的精度(或者某些实现会导致更高的精度)？

我知道使用线程睡眠是一种不确定的方法，因为调度程序将决定什么时候线程将被恢复，但是我想知道是否有任何提高精度的方法？

Answer 1

好吧，在标准的桌面操作系统上，睡眠时间很短是不能保证的。

此外，您还必须处理两个方面：

1. 时间测量:如果测量方法的时间分辨率很低，那么在测量时可能会得到完全错误的结果。
2. 睡眠功能本身的时间分辨率。

然后，在非实时操作系统(如Windows、MacOS和Linux )上也可能发生这样的情况，即您的进程/线程无法及时安排，以便足够早地唤醒。如果睡眠时间较短，则更有可能发生这种情况。

因此，在Windows上，您可以使用WIN32 API并调整计时器周期，并将其设置为最低可能的值：

timeBeginPeriod(1); // set period to 1 ms

在任务或程序的末尾--根据文档--您必须以

timeEndPeriod(1);

然后可以使用WIN32睡眠功能：

Sleep(1); // (try to) sleep 1 ms

根据文件：

如果dwMilliseconds小于系统时钟的分辨率，则线程可能睡眠时间小于指定的时间长度。如果dwMilliseconds大于一个滴答，但小于两个，则等待时间可以在一到两个滴答之间，依此类推。有关更多信息，请参见此处：https://learn.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/synchapi/nf-synchapi-sleep

在Linux上，您可以尝试使用纳米睡眠，请参阅https://man7.org/linux/man-pages/man2/nanosleep.2.html

对于时间测量，您可以分别在QueryPerformanceCounter上和clock_gettime上使用Linux上的clock_gettime函数。

这些都不能保证你每次睡觉时都能达到1毫秒的分辨率。但是timeBeginPeriod是一种尝试，因为根据文档，默认的定时器分辨率是15，6ms，这完全符合您的测量标准。设置一个更高的分辨率，例如，1毫秒可能会帮助你。对于需要“真实”实时保证功能的任务来说，这是不够的。为此，构建了实时OSes。