C++ While循环，usleep()/sleep()怎么不占用90%的CPU？ (Ubuntu 12.04)

Question

假设我有 C++ 代码，例如

#include "myheaderfiles.h"
//..some stuff
//...some more stuff
int main()
{
   double milliseconds;
   int seconds;
   int minutes;
   int timelimit=2;
   ...
   ...
   //...code here that increments 
   //.....milliseconds,seconds, and minutes

   while(minutes <=timelimit)
   {
      //...do stuff
      if(milliseconds>500)
      {
         //...do stuff 
         //...every half second
      } //end if
   } //end while
}//end main

该程序将运行良好并执行它应该执行的操作，但它会占用我 90% 以上的 cpu。

有人建议我在我的 while 循环中每 100 毫秒左右使用一次 usleep()，因为无论如何我真的只关心每 500 毫秒做一次事情。这样，它会在不需要时占用 CPU。

所以我像这样将它添加到我的 while 循环中

   while(minutes <=timelimit)
   {
      //...do stuff
      if(milliseconds>500)
      {
         //...do stuff 
         //...every half second
      } //end if
      usleep(100000);
   } //end while

它编译得很好，但是当我运行它时，程序会在睡眠时挂起并且永远不会返回。我在某处读到，在调用 usleep 之前，需要刷新所有缓冲区，所以我刷新了所有文件流和 couts 等。仍然没有运气。

我已经搜索了 2 天的解决方案。我也使用过 sleep() ，但没有运气。

我找到了一些替代方案，但它们看起来很复杂，并且会在我的程序中添加很多我并不完全理解的代码，这会使它复杂化并使其变得混乱，而且它可能无法正常工作。

我之前从未真正在 while() 循环中考虑过太多，因为我编写的大多数程序都是针对微控制器或 FPGA 的，占用处理器是没有问题的。

如果有人可以提供帮助.... 任何资源、链接、书籍？谢谢。

Answer 1

您的方法有些出自错误的目的。一个程序应该消耗 90-100% 的 CPU，只要它有一些有用的事情要做（否则它应该阻塞，消耗零 CPU）。
中间休眠会无故延长执行时间，并且消耗更多的能量，而不是尽可能快地完成工作（以 100% 的 CPU）然后完全阻塞直到有更多的工作可用或直到一些其他重要的事情（例如一半一秒钟过去了，如果这对你很重要）发生了。

考虑到这一点，您的程序的结构在概念上类似于：

while(blocking_call() != exit_condition)
{
    while(have_work)
        do_work();
}

另外，在执行期间不要休眠，而是使用计时器（例如setitimer）定期执行某些操作。这不仅效率更高，而且更加精确和可靠。

具体实现的方式取决于您希望软件的可移植性。在 Ubuntu/Linux 下，您可以使用诸如 epoll_wait 和 eventfd 之类的 API，而不是为计时器编写信号处理程序。

Answer 2

此代码按预期工作（虽然在 OSX 上运行）。

  #include <unistd.h>
  #include <iostream> 

  int main() {
    std::cout << "hello" << std::endl;

    int i = 0;
    while(i < 10) {
      ++i;
      usleep(100000);
      std::cout << "i = " << i << std::endl;                                                                                                                                        
    }
    std::cout << "bye" << std::endl;
    return 0;
  }

Answer 3

存在逻辑问题，或者您正在制作多个计数器？既然您说您已经完成了微控制器，我假设您在调用系统计时器时尝试使用时钟周期作为计数方法？另外，我想问的是，如果你被推荐使用 usleep(x)，你为什么要使用 double 来表示毫秒？ usleep(1) 是 1 微秒 == 1000 毫秒。 sleep(x) 是每 x 秒的计数器，因此系统会将其当前任务暂停 x 秒。

#include <iostream>
#include <unistd.h>

using namespace std;

#define MILLISECOND 1000
#define SECOND 1000*MILLISECOND

int main(int argc, char *argv[]){
    int time = 20;
    int sec_counter = 0;
    do{     
        cout<<sec_counter<<" second"<<endl;
        usleep(SECOND);
        sec_counter++;
    } while(sec_counter<time+1);
    return 0;
}

如果您想使用 500 毫秒，请将 usleep(SECOND) 替换为 usleep(500*MILLISECOND)。 我建议您使用调试器并单步执行您的代码以查看发生了什么。