c++ - std::this_thread::sleep_until 时序完全偏离约 2 倍，莫名其妙

Question

好吧，我真的不知道为什么会这样。我目前正在实现一个线程容器，它以分离的方式运行无限循环，限制在每次迭代之间的特定速度。

标题:

class timeloop
{
public:
    std::thread thread = { };
    bool state = true;

    void (*function_pointer)() = nullptr;

    double ratio = 1.0f;
    std::chrono::nanoseconds elapsed = { };

    timeloop(
        void (*function_pointer)() = nullptr
    );

    void function();
};

定义:

void timeloop::start()
{
    this->thread = std::thread(
        &loop::function,
        this
    );
}

void timeloop::function()
{
    std::chrono::steady_clock::time_point next;

    std::chrono::steady_clock::time_point start;
    std::chrono::steady_clock::time_point end;

    while (
        this->state
        )
    {
        start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
        next = start + std::chrono::nanoseconds(
            (long long) (this->ratio * (double) std::chrono::nanoseconds::period::den)
        );

        if (
            this->function_pointer != nullptr
            )
        {
            this->function_pointer();
        }

        /***************************
            this is the culprit
        ***************************/
        std::this_thread::sleep_until(
            next
        );

        end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
        this->elapsed = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(
            end - start
            );
    }
}

调用代码:

timeloop* thread_draw = new timeloop(
    &some_void_function
);
thread_draw->ratio = 1.0 / 128.0;

thread_draw->start();
thread_draw->thread.detach();

定义代码表现异常，特别是 std::this_thread::sleep_until。使用 this->ratio = 1.0/128.0 我期望帧率为 128 左右，start 和 next 的计算值强化了这一点，但它莫名其妙地徘徊在 60 左右。是的，我尝试将 next 除以 2，但实际上它降到了 40 左右。

验证正常 sleep 时间的额外代码:

auto diff = std::chrono::nanoseconds(
    next - start
).count() / (double) std::chrono::nanoseconds::period::den;
auto equal = diff == this->ratio;

其中 equal 的计算结果为 true。

帧率计算:

double time = (double) thread_draw->elapsed.count() / (double) std::chrono::nanoseconds::period::den;
double fps = 1.0 / time;

虽然我也使用外部 FPS 计数器来验证(NVIDIA ShadowPlay 和 RivaTuner/MSI Afterburner)，但它们在计算值的大约 +-5 范围内。

我知道它是 std::this_thread::sleep_until 因为一旦我注释掉它，帧率就会跳到 2000 左右。是的......

我真的对此感到困惑，尤其是看到我找不到任何其他人遇到过这个问题的证据。是的，我知道 sleep 功能并不完全准确，而且肯定会时不时地打嗝，但持续 sleep 时间几乎是预定时间的两倍是荒谬的。

我是否可能错误配置了编译器选项或其他什么？这绝对不是性能问题，而且我有理由相信这也不是逻辑错误(查看所有计算结果)[除非我在某处滥用 chrono]。

Answer 1

不保证sleep_until的分辨率，您只能保证线程不会在时间点之前被唤醒。如果您要实现主游戏循环，请阅读 Fix your timestep .

使用 sleep 来保证计时是一种糟糕的方法。您受制于操作系统调度程序，例如我相信 Windows 的最小 sleep 时间约为 10 毫秒。 (如果实现实际上要求操作系统让线程进入休眠状态，并且操作系统决定进行上下文切换。)

如果您正在调用 glfwSwapBuffers 或类似的，延迟也可能是由绘图线程中的 VSync 引起的。这可以解释为什么您的帧数限制为 60FPS，但不能解释为什么评论 sleep 可以解决问题。

所以我猜是上面操作系统的 sleep 。我建议取消 sleep 并依赖 VSync，无论如何，这是您想要绘制的正确频率。与逻辑线程同步会很痛苦……但情况总是如此。