C11: sleep for vs yield

コードを見返しているとき、std::this_thread::yield() 猛的引入眼帘，C11里面的语法糖，用了不少，__INLINE_CODE_2__里面的语法糖，用了不少，__を初めて見ました。今まで気づいていませんでした。

マニュアルを確認する前に、最初に考えたのは非同期処理との関連性だった。__INLINE_CODE_0__Boostライブラリのコルーチン実装でこの単語が使われているが、ここではコルーチンとは関係ないだろう。制御ロジックは通常のスレッドに関連している。

文書

yield

この関数の正確性は、実装に依存し、特に使用されているOSスケジューラ機構とシステムの状態に左右されます。例えば、先着順リアルタイムスケジューラ（LinuxのSCHED_FIFO）は、現在のスレッドを中断し、同じ優先度の他のスレッドがなければ、準備完了キューの末尾に配置します（他のスレッドが存在しない場合、yieldの効果はありません）。

sleep_for

指定されたsleep_durationの間、現在のスレッドの実行をブロックします。この関数は、スケジューリングやリソース競合により、sleep_durationよりも長くブロックされる可能性がある。標準ライブラリでは、安定したクロックで時間を計測することを推奨します。システム時間を用いる実装の場合、待ち時間もクロック調整に影響される可能性があります。

分析

二つの関数は、現在のスレッドがスレッドを占有しなくなるようにするもので、効果はプラットフォームによって異なるようですね。ここまでの説明だけではまだよくわからないので、コードを実行して動作を確認してみます。

シンクパッドノートPC（Visual Studio Community Edition 2022）、テンセントクラウド S2 スタンダードサーバー（gcc8.5）

実行プラットフォーム	関数	初回/μs	第2回/μs	第3回/μs
Windows	sleep_for	9872	1884	11302
Windows	yield	119	100	100
Linux	sleep_for	171	168	167
Linux	yield	101	102	101

動作結果から容易に理解できるように、オペレーティングシステムの実現方法の違いにより、高精度スリープでは、INLINE_CODE_0__BOLD_2yield の方が適しています。

時間精度が__INLINE_CODE_0__に向上しても、両者の差はそれほど顕著ではない。

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <thread>
 
// 建议其他线程运行一小段时间的“忙睡眠”
void little_sleep(std::chrono::microseconds us)
{
    auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    auto end = start + us;
    do {
        std::this_thread::yield();
    } while (std::chrono::high_resolution_clock::now() < end);
}
 
int main()
{
    auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
 
    little_sleep(std::chrono::microseconds(100));
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::microseconds(100));
 
    auto elapsed = std::chrono::high_resolution_clock::now() - start;
    std::cout << "waited for "
              << std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(elapsed).count()
              << " microseconds\n";
}