C ++如何进行精确的帧速率限制？答案

【问题标题】：C++ How to make precise frame rate limit?C ++如何进行精确的帧速率限制？
【发布时间】：2025-12-21 12:40:07
【问题描述】：

我正在尝试使用 C++ 创建游戏，我想为 fps 创建限制，但我总是得到比我想要的更多或更少的 fps。当我查看具有 fps 限制的游戏时，它总是精确的帧率。尝试使用Sleep() std::this_thread::sleep_for(sleep_until)。例如Sleep(0.01-deltaTime) 获得 100 fps 但最终得到 +-90fps。当任何睡眠都不精确时，这些游戏如何如此精确地处理 fps？我知道我可以使用无限循环来检查时间是否过去，但它正在使用 CPU 的全部功能，但我想在没有 VSync 的情况下将 CPU 使用率降低到这个限制。

【问题讨论】：

有 std::this_thread::sleep_until(timepoint) 不是 std::this_thread::sleep_for(sleep_untill)。显示你的代码，你听起来很困惑。
查看media players such as VLC的源代码。几乎可以肯定不会使用任何类型的sleep()。
如果它是用于“C++”的，为什么要标记为“C”？
在 C 中我会使用clock()（虽然它不是“墙上时间”）并匹配一般吞吐量，而不是尝试对单个帧进行计时/控制。如果系统能跟上，那就太好了。千万不要在游戏中浪费时间睡觉，一定有更好的事情要做。
启用垂直同步以显示器的刷新率绘制并防止撕裂。查看glfwSwapInterval()。

标签： c++ windows opengl glfw

【解决方案1】：

是的，睡眠通常是不准确的。这就是为什么您的睡眠时间少于完成帧所需的实际时间。例如，如果您还需要 5 毫秒来完成帧，则休眠 4 毫秒。睡眠后，只需对帧的其余部分进行自旋锁定。类似的东西

float TimeRemaining = NextFrameTime - GetCurrentTime();
Sleep(ConvertToMilliseconds(TimeRemaining) - 1);
while (GetCurrentTime() < NextFrameTime) {};

【讨论】：

【解决方案2】：

您可以在开始时记录时间点，为其添加固定持续时间并休眠，直到计算出的时间点出现在每个循环的结束（或开始）。示例：

#include <chrono>
#include <iostream>
#include <ratio>
#include <thread>

template<std::intmax_t FPS>
class frame_rater {
public:
    frame_rater() :                 // initialize the object keeping the pace
        time_between_frames{1},     // std::ratio<1, FPS> seconds
        tp{std::chrono::steady_clock::now()}
    {}

    void sleep() {
        // add to time point
        tp += time_between_frames;

        // and sleep until that time point
        std::this_thread::sleep_until(tp);
    }

private:
    // a duration with a length of 1/FPS seconds
    std::chrono::duration<double, std::ratio<1, FPS>> time_between_frames;

    // the time point we'll add to in every loop
    std::chrono::time_point<std::chrono::steady_clock, decltype(time_between_frames)> tp;
};

// this should print ~10 times per second pretty accurately
int main() {
    frame_rater<10> fr; // 10 FPS
    while(true) {
        std::cout << "Hello world\n";
        fr.sleep();                   // let it sleep any time remaining
    }
}

【讨论】：

是否可以对其进行编辑以将变量作为“FPS”传递？
@Baptiste 是的，当然。例如，您可以从this instead 中挑选一些想法

【解决方案3】：

在实现任何基于调度程序睡眠的等待时要非常小心。

大多数 OS 调度程序在等待时具有较高的延迟周转时间，而没有明确定义的时间间隔或信号将线程带回准备运行状态。

睡眠本身并不是不准确的，你只是在解决问题上完全错了。如果您可以访问 DXGI 的 Waitable Swapchain 之类的东西，您可以同步到 DWM 的当前队列并获得真正可靠的低延迟时间。

您无需忙于等待以获得准确的计时，等待计时器将为您提供一个同步对象来重新安排您的线程。

无论您做什么，都不要在生产代码中使用当前接受的答案。这里有一个你想避免的极端情况，睡眠 (0) 不会为更高优先级的线程提供 CPU 时间。我见过很多游戏开发者尝试使用 Sleep (0)，但它会给您带来严重的问题。

【讨论】：

我有一个经过实战考验的限制器，它使用了一些特定于操作系统的功能，如果您可以牺牲一点便携性，那么这些功能值得研究...gitlab.special-k.info/Kaldaien/SpecialK/-/blob/0.11.liberated/…

【解决方案4】：

接受的答案听起来很糟糕。不准确，会烧CPU！

Thread.Sleep 不准确，因为您必须告诉它准确（默认情况下准确度约为 15 毫秒 - 意味着如果您告诉它休眠 1 毫秒，它可能会休眠 15 毫秒）。

您可以通过 Win32 API 调用 timeBeginPeriod 和 timeEndPeriod 函数来做到这一点。

（我会评论已接受的答案，但仍然没有 50 声望）

【讨论】：

【解决方案5】：

您可以将 const fps 变量设置为您想要的帧速率，然后如果自上次更新后经过的时间等于或大于 1 / desired_fps，您可以更新您的游戏。这可能会奏效。示例：

const /*or constexpr*/ int fps{60};

// then at update loop.
while(running)
{
    // update the game timer.
    timer->update();

    // check for any events.

    if(timer->ElapsedTime() >= 1 / fps)
    {
        // do your updates and THEN renderer.
    }
}

【讨论】：

【解决方案6】：

使用计时器。
某些操作系统可以提供特殊功能。例如，对于 Windows，您可以使用 SetTimer 并处理其 WM_TIMER 消息。

然后计算定时器的频率。 100 fps 意味着计时器必须每 0.01 秒触发一次事件。

在此计时器事件的事件处理程序中，您可以进行渲染。

如果渲染速度低于所需频率，则使用同步标志OpenGL sync，如果之前的渲染未完成，则丢弃计时器事件。

【讨论】：