Windows 10 上 std::sleep_for 的不可预测行为

Question

最近我发现由于未知原因std::this_thread::sleep_for 的睡眠时间比预期的要长 10 倍。 这不仅仅是一个或几个意外延迟，而是非常明显的影响，可以持续数分钟并影响std::condition_variable::wait_for。

这是我的代码：

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

using namespace std;

int main(int argc, char const *argv[])
{
    unsigned t = 0;
    auto start = ::std::chrono::steady_clock::now();
    for(unsigned i = 0; i < 100; ++i) {
        ::std::this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(1));
        t ^= i; // prevent overeager optimization
    }
    auto stop = ::std::chrono::steady_clock::now();
    auto elapsed = ::std::chrono::duration_cast<::std::chrono::milliseconds>(stop - start);
    ::std::cout << elapsed.count() << "\n";
    ::std::cerr << t << "\n";

  return 0;
}

我使用 Visual Studio 命令行工具编译如下：

cl /EHsc /std:c++17 /O2 sleep_for.cpp

当我执行它时，结果有时接近 150，有时接近 1500。 在执行之间，环境没有任何变化。造成这种影响的原因可能是什么？

更新 1。 看起来这是一个操作系统问题。除了std::thread::sleep_for 和std::condition_variable::wait_until，我还尝试了基于uvw library 的定时器，结果相同。无论我做什么，我都不能让线程睡眠时间少于 15 毫秒。这种效果在系统启动后非常明显，而且很少出现。

总结。 有些人建议：阅读文档！他们警告过你！ std::this_thread::sleep_for 可能不稳定！但另一方面，根据文档，如果它工作得更稳定并没有错，只需要知道如何实现它。 Jeremy Friesner 提出了一个解决方案，我已经对其进行了测试，结果显示出 10 倍的性能提升和良好的平均稳定性。是否使用std::this_thread::sleep_for 以及如何使用，由您决定。 如果您正在开发救生设备等，我绝对不建议使用它。但在许多情况下它可能非常有用。

一篇很好的文章，讨论了提高稳定性和分辨率的代价： https://randomascii.wordpress.com/2013/07/08/windows-timer-resolution-megawatts-wasted/

Answer 1

此答案是根据 Jeremy Friesner 的评论创建的。他建议在main() 的开头尝试timeBeginPeriod(1)。那成功了！我对程序进行了修改，它的运行速度提高了 10 倍。 代码如下：

#include <thread>
#include <iostream>
#include <chrono>
#include <windows.h>

using namespace std;

int main(int argc, char const *argv[])
{
    timeBeginPeriod(1);
    unsigned t = 0;
    auto start = ::std::chrono::steady_clock::now();
    for(unsigned i = 0; i < 100; ++i) {
        ::std::this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(1));
        t ^= i; // prevent overeager optimization
    }
    auto stop = ::std::chrono::steady_clock::now();
    auto elapsed = ::std::chrono::duration_cast<::std::chrono::milliseconds>(stop - start);
    ::std::cout << elapsed.count() << "\n";
    ::std::cerr << t << "\n";

  return 0;
}

可以使用以下命令编译：

cl /EHsc /std:c++17 /O2 sleep_for.cpp winmm.lib

谢谢，杰里米！

附： 增加定时器频率是有代价的： https://randomascii.wordpress.com/2013/07/08/windows-timer-resolution-megawatts-wasted/

Answer 2

看着documentation：

至少在指定的 sleep_duration 内阻止当前线程的执行。 由于调度或资源争用延迟，此函数可能会阻塞比 sleep_duration 更长的时间。