增量速度是否受时钟速率影响答案

【问题标题】：Is Increment Speed Affected By Clock Rate增量速度是否受时钟速率影响
【发布时间】：2021-08-24 01:03:23
【问题描述】：

考虑下面的循环。这是我试图解决的问题的简化示例。我想限制每秒调用 doSomething 函数的次数。由于循环工作得非常快，我想我可以使用速率限制器。假设我通过使用不同的 x 数字运行它找到了合适的值。

unsigned int incrementionRate = x;
unsigned int counter == 0;

while (true) {

    double seconds = getElapsedSeconds();
    print(seconds);

    counter = (counter + 1) % incrementionRate;
    if (counter == 0) {
        doSomething();
    }
}

我想知道如果我使用较低的时钟频率，调用 doSomething 函数的次数是否会减少。在这种情况下，我想将调用 doSomething 函数的次数限制为每秒一次。我写的第二个循环如下。

float epsilon = 0.0001;
while (true) {

    double seconds = getElapsedSeconds();
    print(seconds);

    if (abs(seconds - floor(seconds)) <= epsilon) {
        doSomething();
    }
}

这对不同的时钟周期有用还是仍然存在问题？另外，我想知道是否有更好的方法来做到这一点。我以前从未使用过时钟频率，并试图了解在使用有限资源时关注点有何不同。

注意：不能使用睡眠。

【问题讨论】：

我宁愿将秒除以次数以获得具体的偏移量，然后 sleep until 下一个周期过去了。
getElapsedSeconds 和 print 是什么？我不明白这两个代码如何每秒调用一次doSomething。首先，经过的时间和对doSomething 的调用之间似乎没有（准确的）关系，因为它只计算循环迭代
这个while 循环的其余部分是否应该继续循环，并且每秒只调用一次doSomething() - 或者睡觉可以吗？
第二个循环只能在裸机/实时操作系统上工作，如果你在这种情况下，你可以使用定时器中断。在一般情况下，您不能保证 getElapsedSeconds() 将在“espsilon”tiemspan 内被调用，因此您会错过一帧。对此没有平台无关的解决方案。
您能否提供有关您将使用的平台的详细信息？为什么睡眠不是一种选择？

标签： c++ clockrates

【解决方案1】：

如果我对这个问题理解得比较透彻，您可以使用 std::chrono::steady_clock，每经过一秒就添加一秒。

例子：

#include <chrono>

auto end_time = std::chrono::steady_clock::now();

while (true) {
    // only call doSomething once a second
    if(end_time < std::chrono::steady_clock::now()) {
        doSomething();
        // set a new end time a second after the previous one
        end_time += std::chrono::seconds(1);
    }

    // do something else
}

【讨论】：

【解决方案2】：

Ted's answer 可以真的在循环中做其他事情；但是，如果 not，这会导致忙碌的等待，这只会白白消耗你的 CPU。

在这种情况下，您宁愿让线程休眠：

    std::chrono::milliseconds offset(200);
    auto next = std::chrono::steady_clock::now();
    for(;;)
    {
        doSomething();
        next += offset;
        std::this_thread::sleep_until(next);
    }

您需要包含 chrono 和 thread 标头。

【讨论】：

这太相信睡眠的精确性了；如果您完全关心精度，请在活动前睡到 10 毫秒，然后旋转。但是，我喜欢它没有错误累积。
@Yakk-AdamNevraumont 我没有假设如此高的精度要求，正如问题中没有提到的那样。使用典型的多线程操作系统和 10 ms 或类似的时间片，即使使用 100 us 时间缓冲区，我们也可能无法实现它。具有高精度振荡器和定时器中断的微控制器可能是更好的选择。但是随着问题的编辑排除了这个解决方案，答案无论如何都已经过时了......它可能对其他读者仍然有用，所以我不会删除它。

【解决方案3】：

最后我决定采用更简单的方法。使用可调整的时间间隔，只存储最新的更新时间，没有引入任何新机制。老实说，现在我不知道为什么我一开始想不到。过度思考是个问题。 :)

double lastUpdateTimestamp = 0;
const double updateInterval = 1.0;

while (true) {

    double seconds = getElapsedSeconds();
    print(seconds);

    if ((elapsedSeconds - lastUpdateTimestamp) >= updateInterval) {
        doSomething();
        lastUpdateTimestamp = elapsedSeconds;
    }
}

【讨论】：