c++ - 使用线程以定时间隔调用函数

Question

我正在构建一个模拟器来测试一个非常简单的机器人的学生代码。我需要定期在不同的线程上运行两个函数(更新机器人传感器和机器人位置)。我当前的实现是处理器效率非常低的，因为它有一个线程专门用于简单地递增数字以跟踪代码中的位置。我最近的理论是我可以使用 sleep 来给出传感器更新值和机器人位置之间的时间延迟。我的第一个问题是:这有效吗？第二:除了测量时钟周期而不是秒之外，有什么方法可以做一件简单的事情吗？

Answer 1

通过等待类似互斥锁的对象让线程进入休眠状态通常是有效的。一个常见的模式涉及等待一个超时的互斥体。当达到超时时间时，间隔时间到。当互斥锁被释放时，是线程终止的信号。

伪代码:

void threadMethod() {
  for(;;) {
    bool signalled = this->mutex.wait(1000);
    if(signalled) {
      break; // Signalled, owners wants us to terminate
    }

    // Timeout, meaning our wait time is up
    doPeriodicAction();
  }
}

void start() {
  this->mutex.enter();
  this->thread.start(threadMethod);
}

void stop() {
  this->mutex.leave();
  this->thread.join();
}

在 Windows 系统上，超时通常以毫秒为单位指定，并且精确到大约在 16 毫秒以内(timeBeginPeriod() 可能能够改进这一点)。我不知道 CPU 周期触发的同步原语。有称为“关键部分”的轻量级互斥量，它们在委托(delegate)给 OS 线程调度程序之前使 CPU 旋转几千个周期。在这段时间内，它们相当准确。

在 Linux 系统上，精度可能会更高一些(高频定时器或 tickless 内核)，并且除了互斥体之外，还有类似于 Windows 临界区的“futexes”(快速互斥体)。

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我不确定我是否理解了您要实现的目标，但如果您想测试学生代码，您可能需要使用虚拟时钟并自行控制时间的流逝。例如，通过调用学生必须提供的 processInputs() 和 decideMovements() 方法。每次调用后，有 1 个时隙可用。