boost::this_thread::sleep()与nanosleep()有何区别？

Question

我最近需要让当前线程精确地休眠一段时间。我知道在POSIX平台上有两种方法可以实现：使用nanosleep()或使用boost::this_thread::sleep()。

我只是出于好奇想知道这两种方法之间的区别。它们的精度是否有差异，有没有任何不使用Boost方法的理由？ nanosleep()方法:

#include <time.h>
...
struct timespec sleepTime;
struct timespec returnTime;
sleepTime.tv_sec = 0;
sleepTime.tv_nsec = 1000;
nanosleep(&sleepTime, &returnTime);

Boost方法：

#include <boost/date_time/posix_time/posix_time.hpp>
#include <boost/thread/thread.hpp> 
...
boost::this_thread::sleep(boost::posix_time::nanoseconds(1000));

- Justin Ardini

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仅仅是一小段关于示例的注释： nanoseconds 在某些系统上不可用。使用 microseconds 更为安全。 - real4x

你可能也会对 sleep_until_ms()、sleep_until_us() 和 sleep_until_ns() 感兴趣。这些是我编写的 C and C++ 兼容的包装器，用于 clock_nanosleep()——它类似于 nanosleep()，但允许您选择要使用的时钟，例如单调时钟。clock_nanosleep(CLOCK_MONOTONIC, ...) 的默认分辨率为 55 us，如果您将 Linux 调度程序 policy 设置为 SCHED_RR 软实时轮询调度程序，并将 priority 设置为 1（最低，以避免抢占任何更高的东西），则可以将其提高到 4 us。 - Gabriel Staples

使用默认的SCHED_OTHER Linux调度程序，sleep_until_ms()、sleep_until_us()和sleep_until_ns()可靠地用于重复的周期性操作，最高可达500 Hz ~ 1 KHz，而使用SCHED_RR，您可以获得高达惊人的10 KHz ~ 100 KHz的可重复循环！（所有测试都在x86-64 CPU上运行）。请参见我在此处的答案以获取测试和详细信息，以及我的timinglib.h和timinglib.c文件在我的存储库中。 - Gabriel Staples

Answer 1

我能想到为什么要使用boost的几个原因：

• boost::this_thread::sleep()是boost.thread中的一个中断点
• 未来，可以通过C++0x的std::this_thread::sleep_until()来替换boost::this_thread::sleep()

如果你根本没有使用线程，或者你的项目中其他所有内容都使用POSIX调用，则使用nanosleep()更为合理。

至于精度，在我的系统上，boost和nanosleep()都调用相同的系统调用hrtimer_nanosleep()。我想boost作者尝试在每个系统上获得最高精度，而对于我来说，这恰好与nanosleep()提供的相同。

- Cubbi

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+1 -- 值得注意的是，基于线程休眠（即使是纳秒级别的休眠）的时间控制在最好的情况下也是不可靠的。 - Billy ONeal

使用this_thread::sleep()的一个原因是它可以按照您喜欢的任何单位来延迟时间：sleep(seconds(10))、sleep(nanoseconds(10))、sleep(attoseconds(10))。硬件分辨率不会改变，但是无需不断引入新的睡眠API（sleep、usleep、nanosleep等），就可以公开提供任何可用的分辨率。 - bames53

Answer 2

你的nanosleep示例代码是错误的。

#include <time.h>
...
struct timespec sleepTime;
struct timespec time_left_to_sleep;
sleepTime.tv_sec = 0;
sleepTime.tv_nsec = 1000;
while( (sleepTime.tv_sec + sleepTime.tv_nsec) > 0 )
{
   nanosleep(&sleepTime, &time_left_to_sleep);
   sleepTime.tv_sec = time_left_to_sleep.tv_sec;
   sleepTime.tv_nsec = time_left_to_sleep.tv_nsec;
}

诚然，如果你只睡1微秒，过早醒来可能不是问题，但在一般情况下，这是完成任务的唯一途径。

更为优越的是，使用boost，boost::this_thread::sleep()是使用nanosleep()实现的。他们已经为你处理了所有疯狂的角落案例。

- deft_code

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+1，我想到 Boost 的 sleep() 应该是使用 nanosleep() 实现的，很好得到确认。 - Justin Ardini

你在哪里看到使用nanosleep实现的sleep函数？我在thread.hpp文件中看到：inline void sleep(xtime const& abs_time) { sleep(system_time(abs_time)); } - clemahieu

@clemahieu：这不是对::sleep的调用（否则你只能以秒为单位）。这是对许多其他boost::this_thread::sleep重载之一的调用，你可以在libs/thread/src/pthread/thread.cpp中找到它的定义。 - Lightness Races in Orbit

确实需要使用while循环（或等效方式）来确保您获得完整的睡眠。对于任何想要使用clock_nanosleep(CLOCK_MONOTONIC, TIMER_ABSTIME, &wakeup_time, NULL)进行强大演示的人，可以参见我的答案和代码示例，特别是以while (retcode == EINTR)开头的代码片段。 - Gabriel Staples

Answer 3

不使用Boost方法的原因是什么？

我想这很明显，唯一能想到的原因就是你需要使用boost来编译你的项目。

- Billy ONeal

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我想我应该说这个项目已经在使用其他的boost库了。尽管如此，这仍然是对于一般问题的一个有效回答。 - Justin Ardini

Answer 4

对我而言，使用boost variant的主要原因是跨平台。例如，如果你需要在posix和Windows平台上编译你的应用程序，那么平台自带的sleep函数就不足够了。

- MM.