Энтони Уильямс - Параллельное программирование на С++ в действии. Практика разработки многопоточных программ

Можно также вычесть один момент времени из другого при условии, что они относятся к одним и тем же часам. В результате получиться интервал между двумя моментами. Это полезно для хронометража участков программы, например:

auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();

do_something();

auto stop = std::chrono::high_resolution_clock::now();

std::cout << "do_something() заняла "

<< std::chrono::duration<

double, std::chrono::seconds>(stop-start).count()

<< " секунд" << std::endl;

Однако параметр clockобъекта std::chrono::time_point<>не только определяет эпоху. Если передать момент времени функции с ожиданием, принимающей абсолютный таймаут, то указанный в нем параметр clockиспользуется для измерения времени. Это существенно в случае, когда часы подводятся, потому что механизм ожидания замечает, что наказания часов изменились, и не дает функции вернуть управление, пока функция-член часов now()не вернет значение, большее, чем задано в таймауте. Если часы подведены вперёд, то это может уменьшить общее время ожидания (измеренное но стабильным часам), а если назад — то увеличить.

Как и следовало ожидать, моменты времени применяются в вариантах функций с ожиданием, имена которых заканчиваются словом _until. Как правило, таймаут задается в виде смещения от значения some-clock ::now(), вычисленного в определенной точке программы, хотя моменты времени, ассоциированные с системными часами, можно получить из time_tс помощью статической функции-члена std::chrono::system_clock::to_time_point(), если при планировании операций требуется использовать время в понятном пользователю масштабе. Например, если на ожидание события, связанного с условной переменной, отведено не более 500 мс, то можно написать такой код.

Листинг 4.11.Ожидание условной переменной с таймаутом

#include

#include

#include

std::condition_variable cv;

bool done;

std::mutex m;

bool wait_loop() {

auto const timeout = std::chrono::steady_clock::now() +

std::chrono::milliseconds(500);

std::unique_lock lk(m);

while(!done) {

if (cv.wait_until(lk, timeout) == std::cv_status::timeout)

break;

}

return done;

}

Это рекомендуемый способ ожидания условной переменной с ограничением по времени в случае, когда предикат не указывается. При этом ограничивается общее время выполнения цикла. В разделе 4.1.1 мы видели, что при использовании условных переменных без предиката цикл необходим для защиты от ложных пробуждений. Но если вызывать в цикле wait_for(), то может получиться, что функция прождёт почти все отведенное время, а затем произойдёт ложное пробуждение, после чего на следующей итерации отсчет времени начнется заново. И так может происходить сколько угодно раз, в результате чего общее время ожидания окажется неограниченным.

Вооружившись знаниями о том, как задавать таймауты, рассмотрим функции, в которых таймауты используются.

Простейший случай использования таймаута — задание паузы в потоке, чтобы он не отнимал у других потоков время, когда ему нечего делать. Соответствующий пример был приведён в разделе 4.1, где мы в цикле опрашивали флаг «done». Для этого использовались функции std::this_thread::sleep_for()и std::this_thread::sleep_until(). Обе работают как будильник: поток засыпает либо на указанный интервал (в случае sleep_for()), либо до указанного момента времени (в случае sleep_until()). Функцию sleep_for()имеет смысл применять в ситуации, описанной в разделе 4.1, когда что-то необходимо делать периодически и важна лишь продолжительность периода. С другой стороны, функция sleep_until()позволяет запланировать пробуждение потока в конкретный момент времени, например: запустить в полночь резервное копирование, начать в 6 утра распечатку платёжной ведомости или приостановить поток до момента следующего обновления кадра при воспроизведении видео.

Разумеется, таймаут принимают не только функции типа sleep. Выше мы видели, что таймаут можно задавать при ожидании условных переменных и будущих результатов. А также при попытке захватить мьютекс, если сам мьютекс такую возможность поддерживает. Обычные классы std::mutexи std::recursive_mutexне поддерживают таймаут при захвате, зато его поддерживают классы std::timed_mutexи std::recursive_timed_mutex. В том и в другом имеются функции-члены try_lock_for()и try_lock_until(), которые пытаются получить блокировку в течение указанного интервала или до наступления указанного момента времени. В табл. 4.1 перечислены функции из стандартной библиотеки С++, которые принимают таймауты, их параметры и возвращаемые значения. Параметр duration должен быть объектом типа std::duration<>, а параметр time_point — объектом типа std::time_point<>.

Таблица 4.1. Функции, принимающие таймаут

Теперь, когда мы рассмотрели условные переменные, будущие результаты, обещания и упакованные задачи, настало время представить более широкую картину их применения для синхронизации операций, выполняемых в разных потоках.