Question

我不明白为什么当指定的持续时间增加时，调用std::future::wait_for时，测量的持续时间与指定的持续时间之间的差异为什么会增加？

当我告诉std::future等待10ns并测量经过的时间时，我得到〜2000ns。现在，10ns的持续时间非常短，因此可能要等待很短的时间，而相关的函数调用会涉及过多的开销。但是，当我告诉std::future等待100000ns并测量经过的时间时，我得到〜150000ns。当分别等待10和100微秒时，可以看到类似的效果。

#include <chrono>
#include <future>
#include <iostream>
#include <thread>

using namespace std::chrono;
using namespace std::chrono_literals;

void f() { std::this_thread::sleep_for(1s); }

int main() {
  steady_clock::time_point start, end;

  std::future<void> future = std::async(std::launch::async, f);

  start = steady_clock::now();
  future.wait_for(10ns);
  end = steady_clock::now();
  std::cout << "10 -> " << (end - start).count() << '\n';

  start = steady_clock::now();
  future.wait_for(100000ns);
  end = steady_clock::now();
  std::cout << "100000 -> " << (end - start).count() << '\n';

  return 0;
}

我在Ubuntu 18.04上使用g++ future_test.cpp -lpthread和g ++ 7.3.0编译上述代码。

我可以解释类似的东西

10 -> 2000
100000 -> 102000

但这不是我得到的。这是多次执行的代表性结果：

10 -> 2193
100000 -> 154723

为什么从指定的持续时间到100'000ns的测量持续时间比〜2'000ns更长？

Answer 1

引用documentation：

std::future_status wait_for( const std::chrono::duration& timeout_duration );

此功能可能比timeout_duration更长的时间   调度或资源争用延迟。

Answer 2

睡眠并等待只会保证在您询问时至少等待。由于硬件和调度限制会带来不可预知的延迟，因此睡眠或等待可能持续多长时间没有固定的最大值。

对于周期性应用程序（例如计时器），如果您等到某个时间点然后将该时间点增加固定的数量，则可以获得稳定的睡眠（平均）。如果继续执行此操作，只要线程足够频繁地唤醒，您将在一段时间内平均获得目标延迟。

Answer 3

4 GHz时钟是每勾0.25秒。 10 ns就是40滴答，或者40条指令给出或获得。

要求10 ns的延迟意味着一切都非常荒谬；计算当前时间所需的时间很容易会超过10 ns。

所以您在这里测量的是：

start = steady_clock::now();
future.wait_for(10ns);
end = steady_clock::now();
std::cout << "10 -> " << (end - start).count() << '\n';

计算当前时间，等待开销（检查是否准备就绪等）所需的时间。

在第二种情况下：

start = steady_clock::now();
future.wait_for(100000ns);
end = steady_clock::now();
std::cout << "100000 -> " << (end - start).count() << '\n';

差异约为50,000 ns。那是秒的1/20000。

在这里，我们可能正在执行一些操作，例如将CPU置于低功耗模式，甚至设置自旋锁。

您可能正在上下文切换，但我想可能不会；切换到另一个上下文然后再返回可能会花费太多的精力。

当CPU中存在争用时，交互式OS上的时间分片通常约为1/50秒，或20000000ns。

Answer 4

您正在要求实时的东西，这完全取决于系统。这是操作系统的工作。但是，即使您使用RTOS，抢占式RT或类似的东西，我也不确定C ++ stdlib能否获得这种准确性。

在您需要时，只要系统可以为您提供，最好使用依赖于操作系统的调用。

无论如何，我通常以1ms的精度旋转。但是请注意：您会有异常值。

为什么std :: future :: wait_for不等待正确的持续时间？

4 个答案: