使用 std::chrono::duration 跟踪超时答案

【问题标题】：Keeping Track of Timeout Using std::chrono::duration使用 std::chrono::duration 跟踪超时
【发布时间】：2018-09-09 22:20:25
【问题描述】：

我有一个函数，它以long 的形式接收超时发生前的微秒数。此超时是函数完成其工作的超时，即使由于调度和其他开销等原因，该函数可能需要比超时更长的时间。

该函数执行以下操作：

执行一些设置并使用std::future 和std::async 启动多个线程。
在循环中使用std::future::wait_for() 跟踪线程。基本上，我每次调用wait_for() 都会计时，并从超时中减去它所花费的时间。然后在检查下一个线程时使用这个新的超时。我的目标是确保我启动的所有线程在超时（即传递给函数的超时参数）到期之前完成它们的工作。

伪代码如下：

void myFunctionWithTimeout(/*some other inputs*/ const long timeout_us) {
  auto start_time = std::chrono::steady_clock::now();
  double time_remaining_us = std::chrono::microseconds(timeout_us).count();

  // Launch threads here using std::future and std::async...

  auto end_time = std::chrono::steady_clock::now();
  const auto setup_time_us =
    std::chrono::duration<double, std::micro>(end_time - start_time);
  time_remaining_us -= setup_time_us.count();

  for(auto& worker : workers) {
    auto start_time = std::chrono::steady_clock::now();
    const auto status =
      worker.wait_for(std::chrono::duration<double, std::micro>(time_remaining_us));
    auto end_time = std::chrono::steady_clock::now();

    // Check status and do the appropriate actions.
    // Note that it is OK that this time isn't part of the timeout.

    const auto wait_time_us =
      std::chrono::duration<double, std::micro>(end_time - start_time);
    time_remaining_us -= wait_time_us.count();
  }
}

我的问题：

是否有更简单的方法来执行我的建议？我的目标是将剩余时间存储为double，因此在各种计算中我可以考虑不到一微秒。请注意，我知道wait_for() 不会完全等待我指定的持续时间，因为调度等等，但是，至少，我不想在我的计算中添加任何舍入错误。李>
与#1 相关：我是否需要每次都获取计数，或者是否有更新std::chrono::duration 的干净方法？我希望将剩余时间存储为持续时间，然后从中减去设置时间或等待时间。
当time_remaining_us 变为负数时会发生什么？这对std::chrono::duration 的构造函数有何影响？将负持续时间传递给 std::future::wait_for() 会发生什么？我没有在文档中找到这些详细信息，我想知道这里的行为是否定义明确。

================================================ ======================= 编辑添加：

根据霍华德的回答，我考虑使用 wait_until()，但由于我在研究中发现以下问题（摘自：https://en.cppreference.com/w/cpp/thread/future/wait_until），我认为它对我不起作用：

使用绑定到 timeout_time 的时钟，它不需要是单调时钟。如果时钟不连续调整，则无法保证此函数的行为，但现有实现将 timeout_time 从 Clock 转换为 std:: chrono::system_clock 并委托给 POSIX pthread_cond_timedwait 以便等待尊重对系统时钟的调整，而不是对用户提供的时钟的调整。在任何情况下，由于调度或资源争用延迟，该函数也可能等待比达到 timeout_time 更长的时间。

我读到的方式是，即使我使用steady_clock 作为结束时间，它也会转换为system_clock，这意味着如果调整时钟（比如回滚一个小时）我可能会结束超时时间比我预期的要长得多。

也就是说，我确实采用了计算结束时间的概念，它简化了我的代码。这是我目前所在位置的一些伪代码：

void myFunctionWithTimeout(/*some other inputs*/ const long timeout_us) {
  const auto start_time = std::chrono::steady_clock::now();
  const auto end_time =
    start_time + std::chrono::duration<double, std::micro>(timeout_us);

  // Launch threads here using std::future and std::async...

  for(auto& worker : workers) {
    const auto current_timeout_us =
      std::chrono::duration<double, std::micro>(end_time - std::chrono::steady_clock::now());
    if (current_timeout_us.count() <= 0) {  // Is this needed?
      // Handle timeout...
    }
    const auto status = worker.wait_for(current_timeout_us);

    // Check status and do the appropriate actions...
  }
}

我仍然不确定是否可以将负持续时间传递给wait_for()，所以我先手动检查。如果有人知道wait_for() 是否可以接受负持续时间，请告诉我。另外，如果我对wait_until() 的文档的理解不正确，也请告诉我。

【问题讨论】：

是的，您计算机的system_clock 可能会回滚一个小时。但这不应该经常发生。您的 system_clock 跟踪 UTC，而不是当地时间。 system_clock 通常每天会在几分之一秒内调整几次，因为您的计算机可能会使用 NTP 协议设置其 system_clock。通过一次将system_clock 调整几分之一秒，即使闰秒通常也会在几个小时内“拖尾”。
以_for 结尾的等待函数应该立即返回负持续时间。

标签： c++ c++11

【解决方案1】：

只需使用wait_until 而不是wait_for。计算你想等到一次的time_point，然后继续使用它。如果 time_point 开始落入过去，wait_until 将立即返回。

【讨论】：

不确定我如何/为什么忽略了这一点。非常感谢！
查看我编辑的问题。我不确定 wait_until() 是否适合我。

【解决方案2】：

非常感谢霍华德让我走上正轨。在我的测试中，wait_for() 在负持续时间内确实会立即返回。

这是我最终得到的代码：

void myFunctionWithTimeout(/*some other inputs*/ const long timeout_us) {
  const auto start_time = std::chrono::steady_clock::now();
  const auto end_time =
    start_time + std::chrono::duration<double, std::micro>(timeout_us);

  // Launch threads here using std::future and std::async...

  for(auto& worker : workers) {
    const auto current_timeout_us =
      std::chrono::duration<double, std::micro>(end_time - std::chrono::steady_clock::now());
    const auto status = worker.wait_for(current_timeout_us);
    // Check status and do the appropriate actions...
  }
}

请注意，wait_until() 肯定是一个可行的选择，但我对system_clock 的变化有点过于偏执，因此我使用的是单调时钟。

【讨论】：