【Linux C/C++ 延时(延迟)函数比较】介绍Linux系统中常用的延时函数sleep、usleep、nanosleep、select和std::sleep_for()的区别和使用场景

首先，需要了解各个睡眠函数的作用和使用场景。

• sleep函数用于让进程休眠指定的秒数，适用于需要较长时间的休眠场景；
• usleep函数用于让进程休眠指定的微秒数，适用于需要较短时间的休眠场景，不精确；
• nanosleep函数用于让进程休眠指定的纳秒数，适用于需要纳秒级的休眠场景，不精确（因为这种级别会因为系统调度和其他因素而有所不同）；
• select 的精度是微妙，用于在多个文件描述符之间选择可读或可写的文件描述符，并在指定的时间内等待它们之一变为可操作，它可以用作高精度的休眠函数，虽然这并不是它的主要用途。
• std::sleep_for()可以支持任意时间段的休眠，包括微秒、毫秒、秒等，具有更加灵活的控制能力，在linux底层调用nanosleep，可以让线程休眠指定的时间量。

其次，需要权衡各个睡眠函数的优缺点。

其次，需要权衡各个睡眠函数的优缺点。

例如，sleep函数的精度较低，适用于较长时间的休眠场景，但可能因为信号中断等原因提前结束；

usleep函数的精度较高，但也有被信号中断的风险；

nanosleep函数的精度更高，但使用稍微麻烦，使用nanosleep应注意判断返回值和错误代码，否则容易造成cpu占用率100%

select函数可以同时等待多个文件描述符，但有一定的限制，短延时推荐使用select函数，因为准确；

std::sleep_for()函数跨平台适用性好，但需要C++11支持。

最后，需要根据具体场景选择合适的睡眠函数。例如，如果需要在多个文件描述符之间选择可读或可写的文件描述符，并在指定的时间内等待它们之一变为可操作，可以使用select函数；如果需要让线程休眠指定的时间量，可以使用std::sleep_for()函数；如果需要更精确的休眠场景，可以使用nanosleep函数等。

总的来说，选择最佳的睡眠函数需要综合考虑使用场景、精度要求、可中断性等因素，并根据具体情况选择合适的睡眠函数，以提高系统的性能和稳定性。

usleep()有很大的问题

• 在一些平台下不是线程安全，如HP-UX以及Linux
• usleep()会影响信号
• 在很多平台，如HP-UX以及某些Linux下，当参数的值必须小于1 * 1000 * 1000也就是1秒，否则该函数会报错，并且立即返回。.

大部分平台的帮助文档已经明确说了，该函数是已经被舍弃的函数。

 

无论是WinCE还是Linux操作系统，应用线程的运行总是涉及到两个基本的参数：一个是系统分配给线程的时间片，一个是系统调度的时间间隔。Linux和WinCE下这两个参数有所不同，如下表所示：

#include <unistd.h>
 
unsigned int sleep(unsigned int seconds);

    //执行挂起指定的秒数

    返回值：

    若完成seconds所指定的墙上时钟时间，返回0

    若由于进程捕捉到某个信号并从信号处理函数提早，返回时未休眠完的秒数

sleep()非系统调用，sleep()是在库函数中实现的，它是通过alarm()来设定报警时间，使用sigsuspend()将进程挂起在信号SIGALARM上。
sleep()只能精确到秒级上。sleep()会令目前的进程暂停，直到达到参数seconds 所指定的时间，或是被信号所中断.

int usleep(useconds_t usec);

    //把进程挂起一段时间， 单位是微秒（百万分之一秒）；

    返回值：

    若完成seconds所指定的墙上时钟时间，返回0

    若由于进程捕捉到某个信号并从信号处理函数提早，返回时未休眠完的微妙数

int nanosleep(const struct timespec *req, struct timespec *rem);

    //具有不影响任何信号的优点，它被POSIX标准化，它提供更高的定时分辨率，并且允许继续已被信号中断的睡眠更容易。

  参数：

struct timespec
              {
                      time_t  tv_sec;     //秒   
                      long    tv_nsec;     //纳妙 
              };

 req：秒或纳秒指定需要休眠的时间长度

 rem：如果某个信号中断了休眠间隔，进程没有终止，rem指向的结构体会被设置为未休眠完的时间长度，不感兴趣可设NULL。

    返回值：

    若成功休眠所请求的间隔之后，返回0

    若调用由信号处理程序中断或遇到错误，返回返回-1，其中errno设置为指示错误，并将剩余时间写入由rem指向的结构中。

这个函数功能是暂停某个进程直到你规定的时间后恢复，参数req就是你要暂停的时间，其中req->tv_sec是以秒为单位，而tv_nsec以毫微秒为单位（10的-9次方秒）。

由于调用nanosleep是是进程进入TASK_INTERRUPTIBLE,这种状态是会相应信号而进入TASK_RUNNING状态的，这就意味着有可能会没有等到你规定的时间就因为其它信号而唤醒，此时函数返回-1，切还剩余的时间会被记录在rem中。

这个函数让进程休眠指定的纳秒数，适用于需要更精确的休眠场景。然而，实际的休眠时间可能会因为系统调度和其他因素而有所不同，所以它并不一定能保证纳秒级别的精度。

int clock_nanosleep(clockid_t clock_id, int flags, const struct timespec *reqtp, struct timespec *remtp);

    //把进程挂起一段时间， 单位是微秒（百万分之一秒）；

参数：

clock_id：指定了计算机延迟时间基于的时钟，下表所示

flags：用于控制延时是绝对的还是相对的，

        当flags被设置为0的时候，睡眠时间是相对的(想要睡眠多久）

        当其数值被设置为TIMER_ABSTIME的时候，睡眠时间是绝对的，例如希望休眠到时钟到达某个特定时间。

req：秒或纳秒指定需要休眠的时间长度

rem：如果某个信号中断了休眠间隔，进程没有终止，rem指向的结构体会被设置为未休眠完的时间长度，不感兴趣可设NULL。

    返回值：

    若成功休眠所请求的间隔之后，返回0

    若调用由信号处理程序中断或遇到错误，返回返回-1，其中errno设置为指示错误，并将剩余时间写入由rem指向的结构中。

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, 
fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

设置timeout的值，而将其他参数都置为NULL，当内部时间耗尽后select便会退出。

示例:

#include "time.h"
#include "sys/select.h"//必须调用这俩头文件
 
struct timeval tv;//声明一个timeval类型的对象tv
tv.tv_sec = 0;
tv.tv_usec = 2*1000;
select（0,NULL,NULL,NULL,&tv）

使用sleep（）和usleep（）的确可以达到效果，但是使用这类延时可能会导致系统产生未知问题，所以往往使用select函数，而且select的延时作用精度足够高.

几个注意事项：
1、tv_sec的初始化最好在tv_usec的前面
2、select的延时时间等于sec和usec时间之和
3、select的延时时间与设定值可能有1ms左右的误差
4、select每次运行之后，会将tv的值清零，所以如果要循环使用select，务必把tv.tv_usec的初始化放在循环中！

std::sleep_for()是C++11标准中提供的休眠函数，它可以使当前线程休眠指定的时间。函数原型如下：

#include <chrono>
#include <thread>
 
namespace std {
    template<class Rep, class Period>
    void sleep_for(const chrono::duration<Rep, Period>& rel_time);
 
    void sleep_for(const chrono::nanoseconds& ns);
    void sleep_for(const chrono::microseconds& us);
    void sleep_for(const chrono::milliseconds& ms);
    void sleep_for(const chrono::seconds& s);
    void sleep_for(const chrono::minutes& m);
    void sleep_for(const chrono::hours& h);
}

其中，第一个模板函数可以接受任意时间单位的参数，其他函数则分别接受纳秒、微秒、毫秒、秒、分、时的参数。

需要注意的是，std::sleep_for()函数会使当前线程休眠，因此应该谨慎使用，以免影响程序的正常运行。另外，由于休眠的精度受到系统调度器的影响，因此实际休眠时间可能略有偏差。

std::sleep_for()底层在 Linux 中使用的是nanosleep()函数实现的。nanosleep()函数可以使线程休眠指定的时间，精度可以达到纳秒级别。而std::sleep_for()是C++11标准中提供的休眠函数，它通过调用底层的nanosleep()函数实现线程休眠。因此，在 Linux 系统中，std::sleep_for()底层使用的就是nanosleep()函数。

下面是一个示例代码：

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <thread>
 
using namespace std;
using namespace std::chrono;
 
int main() {
    auto start = high_resolution_clock::now();
 
    // 休眠1秒钟
    cout << "start sleeping..." << endl;
    std::this_thread::sleep_for(seconds(1));
    cout << "sleeping finished." << endl;
 
    auto end = high_resolution_clock::now();
    auto duration = duration_cast<milliseconds>(end - start);
    cout << "duration: " << duration.count() << "ms" << endl;
 
    return 0;
}