c++，usleep() 已过时，Windows/MingW 的解决方法？

Question

我已经发现另一个问题，Windows/MingW 没有提供 nanosleep() 和 setitimer() 替代过时的 usleep()。 但我的目标是修复 cppcheck 给我的所有警告，包括 usleep() 样式的警告。

那么，是否有一种解决方法可以在不使用 cygwin 或安装大量新依赖项/库的情况下以某种方式避免 Windows 上的 usleep()？谢谢。

Answer 1

我使用的这段代码来自（最初来自here）：

#include <windows.h>

void usleep(__int64 usec) 
{ 
    HANDLE timer; 
    LARGE_INTEGER ft; 

    ft.QuadPart = -(10*usec); // Convert to 100 nanosecond interval, negative value indicates relative time

    timer = CreateWaitableTimer(NULL, TRUE, NULL); 
    SetWaitableTimer(timer, &ft, 0, NULL, NULL, 0); 
    WaitForSingleObject(timer, INFINITE); 
    CloseHandle(timer); 
}

请注意，SetWaitableTimer() 使用“100 纳秒间隔...正值表示绝对时间。...负值表示相对时间。”并且“实际计时器精度取决于关于你的硬件的能力。"

如果你有 C++11 编译器，那么你可以使用 this 便携版：

#include <chrono>
#include <thread>
...
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::microseconds(usec));

向 Howard Hinnant 致敬，他设计了令人惊叹的 <chrono> 库（whose answer below 值得更多的爱。）

如果你没有 C++11，但你有 boost，那么你可以改为 this：

#include <boost/thread/thread.hpp>
#include <boost/date_time/posix_time/posix_time.hpp>
...
boost::this_thread::sleep(boost::posix_time::microseconds(usec));

Answer 2

旧问题的新答案：

新答案的理由：工具/操作系统已经更新，现在有比最初提出问题时更好的选择。

C++11 <chrono> 和 <thread> 标准头文件已经在 VS 工具集中存在好几年了。使用这些头文件，在 C++11 中最好将其编码为：

std::this_thread::sleep_for(std::chrono::microseconds(123));

我仅使用微秒作为示例持续时间。您可以使用任何方便的持续时间：

std::this_thread::sleep_for(std::chrono::minutes(2));

使用 C++14 和一些 using 指令，这可以写得更紧凑一点：

using namespace std::literals;
std::this_thread::sleep_for(2min);

或：

std::this_thread::sleep_for(123us);

这绝对适用于 VS-2013（以 chrono-literals 为模）。我不确定 VS 的早期版本。

Answer 3

Sleep() 函数的毫秒范围已得到很好的描述和很好的理解。它不会做任何不可预测的事情。有时该函数被归咎于执行不可预测的，即在延迟到期之前返回。我必须说这是错误的。仔细调查将确认它的行为是绝对可预测的。唯一的问题是 有很多关于它的读物，而且大部分都是幼稚的。也常说 windows不是实时操作系统。但是这样的 cmets 没有任何贡献，而且这样的 cmets 用于隐藏知识的缺乏。这让我有点生气，甚至 微软注意到了这一点并提供了更好的文档。

但是，不要夸大这个小答案：sleep() 函数是精确的，当以正确的方式使用并且知道它的特性时。必须特别注意 sleep(0)。这是一个非常强大的工具，尤其是与进程优先级类、线程优先级、多媒体计时器设置和处理器关联掩码一起使用时。

因此，在系统中断期间，通常可以轻松安全地执行真正的睡眠。当涉及比中断周期短的睡眠时，需要旋转。 为了在更短的时间内旋转，必须使用更高分辨率的时间源。 最常见的来源是性能计数器。 QueryPerformanceCounter(*arg) 提供递增的 *arg。 QueryPerformanceFrequency(*arg) 提供性能计数器递增的频率。这通常在 MHz 范围内，并且根据底层硬件而有所不同。 MHz 范围内的频率提供微秒级分辨率。这种方式可以使用高分辨率的东西来等待所需的时间跨度到期。但是，必须仔细检查其准确性：操作系统将性能计数器频率作为常数返回。这是错误的！由于频率是由物理设备生成的，因此始终存在偏移，也不是 持续的。它有热漂移。更现代的系统确实有更少的漂移。但如果热漂移仅为 1ppm，则误差为 1us/s。偏移量可以轻松达到几个 100。1MHz 中的 100 偏移量对应于 100us/s。

如果一个线程要等待高分辨率的任何时间，它应该建立一个服务线程。两个线程应共享一个命名事件。服务线程应在所需的休眠延迟之前休眠 1 个中断周期，然后在剩余的微秒内在性能计数器上旋转。当服务线程到达最终时间时，它设置命名事件并结束。调用线程将被唤醒，因为它正在通过等待函数等待指定事件。

总结：

• 睡眠很好理解，但文档却很少。
• 服务线程可以以高分辨率模拟睡眠。
• 这样的服务线程可以建立为系统范围的服务。
• 性能计数器的准确性需要仔细检查。需要校准。

更多详细信息，请访问Windows Timestamp Project

Answer 4

这取决于您需要什么粒度。如果您说的是毫秒，那么 Win32 睡眠功能将完成这项工作 - 请参阅 http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms686298%28v=vs.85%29.aspx。如果您说的是微秒，那么没有简单的方法可以做到这一点，您很幸运能够在 Windows（不是 RTOS）或 Linux 上获得这种计时器分辨率。

Answer 5

我找到了this blog post about it。它使用QueryPerformanceCounter。发布的功能：

#include <windows.h>

void uSleep(int waitTime) {
    __int64 time1 = 0, time2 = 0, freq = 0;

    QueryPerformanceCounter((LARGE_INTEGER *) &time1);
    QueryPerformanceFrequency((LARGE_INTEGER *)&freq);

    do {
        QueryPerformanceCounter((LARGE_INTEGER *) &time2);
    } while((time2-time1) < waitTime);
}

我希望这会有所帮助。

Answer 6

我参加聚会已经很晚了，但我只想为这个问题添加一些内容。如果您想使用微秒分辨率实现可移植性，而不是使用 select() 使用空文件描述符集的系统调用。它可以在 linux 和 windows 上运行，即可以使用统一的接口调用它（行为可能仍然不同，尤其是在 windows 上，你可以要求 1 微秒但你会得到 1ms 的睡眠）。如果您想使用第三方库，请使用 Boost，但要使用最新版本。与时间相关的 std api 只是一团糟，我在这里提供一个摘要：

1. Windows：sleep_for、sleep_until、condition_variable、future 等 wait_for/wait_until 方法完全不可靠，因为它们基于 system_clock，因此如果时间发生变化，您的应用程序可能会挂起。他们在内部修复了这个问题，但由于它是 ABI 中断，所以他们还没有发布它，即使在最新的 VS 2019 上也不可用。
2. Linux：sleep_for、sleep_until 都可以，但 condition_variable/future wait_for/wait_until 不可靠，因为它们也基于系统时钟。它已通过 Gcc 10 和 GlibC 2.6 bug link 修复。
3. Boost：与上述相同，但修复了 1.67 版的时间问题。

因此，如果您希望可移植代码制作自己的解决方案或仅使用 Boost 1.67+，请不要相信标准实现 c++11 chrono，因为执行的实现非常糟糕。

Answer 7

usleep() 使用微秒。在获得微秒精度的窗口中，您应该使用QueryPerformanceCounter() winapi 函数。 Here 你可以找到如何使用它来获得这个精度。