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c++多线程（3）------休眠函数sleep_for和sleep_until

news 2025/9/16 9:13:53

操作系统：ubuntu22.04
IDE:Visual Studio Code
编程语言：C++11

算法描述

这两个函数都定义在头文件中，属于 std::this_thread 命名空间，用于让当前线程暂停执行一段时间。

函数	功能
sleep_for(rel_time)	让当前线程休眠一段相对时间（例如：休眠 100 毫秒）
sleep_until(abs_time)	让当前线程休眠到某个绝对时间点（例如：休眠到 2025年9月15日中午12:00）

函数原型

#include <thread>
#include <chrono>// 1. 休眠一段相对时间
template <class Rep, class Period>
void std::this_thread::sleep_for(const std::chrono::duration<Rep, Period>& rel_time);// 2. 休眠到某个绝对时间点
template <class Clock, class Duration>
void std::this_thread::sleep_until(const std::chrono::time_point<Clock, Duration>& abs_time);

⚠️ 注意：如果传入负的 rel_time，sleep_for 的行为等同于不休眠（立即返回）。

sleep_for 详解：休眠一段相对时间

✅ 语法示例：

using namespace std::chrono;// 休眠 100 毫秒
std::this_thread::sleep_for(100ms);// 或者写成：
std::this_thread::sleep_for(milliseconds(100));
std::this_thread::sleep_for(seconds(1));        // 休眠 1 秒
std::this_thread::sleep_for(microseconds(500)); // 500 微秒

🧠 工作原理：

当前线程调用 sleep_for 后，会进入阻塞状态（blocked）。
操作系统将其从 CPU 调度队列中移除。
经过指定时间后，操作系统将线程重新放入就绪队列，等待调度执行。
线程恢复执行。

⚠️ 注意事项：

实际休眠时间 ≥ 指定时间
因为操作系统调度不是实时的，sleep_for 只保证“至少休眠这么长时间”，但可能更长（尤其在系统负载高时）。
精度取决于系统和时钟
通常系统时钟精度为 1~15 毫秒，所以 sleep_for(1us) 可能实际休眠 1ms。
可被中断吗？
在标准 C++ 中，不能被信号或外部事件中断（不像 POSIX 的 sleep()）。一旦调用，必须等到时间结束。

使用场景
场景1：控制循环频率（如游戏主循环、传感器采样）

while (running) 
{read_sensor();process_data();std::this_thread::sleep_for(10ms); // 控制每 10ms 执行一次
}

场景2：重试机制中的退避策略（Retry with Backoff）

for (int i = 0; i < 3; ++i) 
{if (try_connect()) break;std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100 * (i + 1))); // 递增等待
}

sleep_until 详解：休眠到某个绝对时间点

✅ 语法示例：

using namespace std::chrono;// 获取当前时间 + 2 秒
auto now = system_clock::now();
auto two_seconds_later = now + seconds(2);
std::this_thread::sleep_until(two_seconds_later);// 或者指定一个具体时间点（比如明天上午 9:00）
auto tomorrow = system_clock::now() + hours(24);
auto nine_am = std::chrono::time_point_cast<hours>(tomorrow);
nine_am += hours(9); // 假设今天是 0 点，加 9 小时
std::this_thread::sleep_until(nine_am);

🧠 工作原理：

sleep_until 接收一个 time_point 类型的时间点。
线程会一直阻塞，直到系统时钟达到或超过该时间点。
如果当前时间已经晚于或等于目标时间点，则 sleep_until 立即返回，不休眠。

✅ 使用场景
场景1：定时任务（如每天凌晨执行）

void run_daily_task_at_midnight() 
{while (true) {auto now = system_clock::now();auto tomorrow = system_clock::from_time_t(std::chrono::system_clock::to_time_t(now) + 86400); // 明天 00:00:00auto midnight = std::chrono::time_point_cast<seconds>(tomorrow);std::this_thread::sleep_until(midnight);perform_daily_backup();}
}

场景2：多个线程同步到同一时间点启动

auto start_time = std::chrono::system_clock::now() + std::chrono::seconds(5);// 所有线程都调用：
std::this_thread::sleep_until(start_time);
// 从而实现“5秒后同时开始”

💡 这比每个线程自己计算 sleep_for(5s) 更精确，避免了启动延迟累积误差。

sleep_for vs sleep_until 对比

特性	sleep_for	sleep_until
时间类型	duration（持续时间）	time_point（时间点）
语义	“我要睡 5 秒”	“我要睡到明天 9:00”
是否受系统时间调整影响	否	是（如果系统时间被修改）
适合场景	延迟、重试、节流	定时任务、时间同步
若目标时间已过	休眠指定时间	立即返回（不休眠）

⚠️ 注意：sleep_until 使用的是 system_clock，如果用户手动调整了系统时间，可能导致线程提前唤醒或延迟唤醒。

如果需要更稳定的时钟，可使用 steady_clock（见下文）。

常见误区与注意事项

❌ 误区1：sleep_for(1ms) 一定能精确休眠 1ms

→ 错！受操作系统调度精度限制，实际可能休眠 1~15ms。
❌ 误区2：sleep_until 绝对可靠

→ 如果系统时间被手动调整或 NTP 校正，system_clock 时间点可能跳变，导致提前或延迟唤醒。
❌ 误区3：可以在任意线程调用

→ 可以，但注意：主线程调用也会阻塞整个程序。
✅ 最佳实践：

延迟控制 → 优先用 sleep_for + steady_clock
定时任务 → 用 sleep_until + system_clock
高精度需求 → 考虑使用平台特定 API（如 nanosleep on Linux）

完整示例代码

#include <iostream>
#include <thread>
#include <chrono>int main()
{using namespace std::chrono;std::cout << "Start: " << system_clock::now().time_since_epoch().count() << std::endl;// 1. sleep_for：休眠 2 秒std::cout << "Sleeping for 2s..." << std::endl;std::this_thread::sleep_for(seconds(2));// 2. sleep_until：休眠到 3 秒后auto target = steady_clock::now() + milliseconds(1500);std::cout << "Sleeping until steady time point..." << std::endl;std::this_thread::sleep_until(target);std::cout << "Done!" << std::endl;return 0;
}

总结

函数	用途	推荐时钟	注意事项
sleep_for(duration)	休眠一段相对时间	steady_clock	保证最小休眠时间
sleep_until(time_point)	休眠到某个绝对时间	system_clock	受系统时间调整影响

✅ 一句话总结：