C语⾔的sleep、usleep、nanosleep等休眠函数的了解与⽤法
C语⾔的sleep、usleep、nanosleep等休眠函数的了解与⽤法
昨天晚上，⽆聊中捣⿎「死循环」⼩代码的时候，想⽤ 休眠 函数来慢慢显⽰输出结果，免得输出结果闪得太快，看都看不清。
但是，使⽤ sleep 函数的话，最短的休眠时间段是⼀秒钟，要想看到⽐较⼤的输出结果的话，要等好久，于是就查了⼀下有没有休眠时间段更⼩的函数。很容易地就到了两个，⼀个是 usleep ，⼀个是 nanosleep 函数。
因为是第⼀次使⽤，尤其是 nanosleep 函数的第⼀个参数是⼀个没见过的结构体数据类型，所以花了⼀点点时间去学习和探索背后的细节，当然了，对于俺⽬前的⽔平⽽⾔，也只是了解了函数本⾝层⾯的浅显的细节⽽已。
捣⿎下来，觉得内容也不少，⽽且还是挺有⽤的，就整理了⼀下，组合成⽂章，发布在这⾥，也⽅便⾃⼰以后的回顾学习。
引⼦
⼀个⽆聊的死循环⼩代码：
#include<stdio.h>
int main(int argc,char const*argv[])
{
for(char c =0; c <128; c++){
printf("cool\n");
}
return0;
}
以及 运⾏过程 展⽰版：
#include<stdio.h>
#include<time.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
int main(int argc,char const*argv[])
{
struct timespec n_sleep;
n_sleep.tv_sec =0;//secondes, integer part sleep duration
n_sleep.tv_nsec =5e8L;//nanoseconds, decimal part sleep duration
char c;
for(c =0; c <128; c++){
printf("char of c :%c\n", c);
printf("ASCII num of c :%d\n", c);
sleep(1);// 1 s
usleep(900000);// 0.9 s
nanosleep(&n_sleep,NULL);// 0 + 0.5 s
}
return0;
}
另外，推荐⼀下clang这款编译器，
它的（1）错误、（2）警告 提⽰⾮常直观、准确、体贴。
⽐如，上⾯的死循环代码，编译之后，它就贴⼼地显⽰了⼀个警告：
result of comparison of constant 128 with expression of type 'char' is always true
[-Wtautological-constant-out-of-range-compare]
for (c = 0; c < 128; c++) {
~ ^ ~~~
强烈推荐啊
当然，如果还是喜欢或者必须使⽤ gcc 的话，建议可以将 clang 作为⼀个辅助选项。
（⼀）sleep函数
头⽂件unistd.h
头⽂件 unistd.h 中的原⽂如下：
/* Make the process sleep for SECONDS seconds, or until a signal arrives
and is not ignored.  The function returns the number of seconds less
than SECONDS which it actually slept (thus zero if it slept the full time).
If a signal handler does a `longjmp' or modifies the handling of the
SIGALRM signal while inside `sleep' call, the handling of the SIGALRM
signal afterwards is undefined.  There is no return value to indicate
error, but if `sleep' returns SECONDS, it probably didn't work.
This function is a cancellation point and therefore not marked with
__THROW.  */
extern unsigned int sleep (unsigned int __seconds);
通过debug的⽅式，进⼊ sleep 函数本体内部，可以反向查到 sleep 函数所在的具体⽂件是 /glibc-2.23/sysdeps/posix/sleep.c 。（根据gcc版本的不同，上⾯的库函数版本号 glibc-2.23 有所不同。）
源⽂件sleep.c
sleep 函数的原型代码如下：
#include<time.h>
#include<unistd.h>
#include<errno.h>
#include<sys/param.h>
/* Make the process sleep for SECONDS seconds, or until a signal arrives
and is not ignored.  The function returns the number of seconds less
than SECONDS which it actually slept (zero if it slept the full time).
If a signal handler does a `longjmp' or modifies the handling of the
SIGALRM signal while inside `sleep' call, the handling of the SIGALRM
signal afterwards is undefined.  There is no return value to indicate
error, but if `sleep' returns SECONDS, it probably didn't work.  */
unsigned int__sleep(unsigned int seconds)
{
int save_errno = errno;
const unsigned int max =
(unsigned int)(((unsigned long int)(~((time_t)0)))>>1);
struct timespec ts ={0,0};
do{
if(sizeof(ts.tv_sec)<=sizeof(seconds)){
/* Since SECONDS is unsigned assigning the value to .tv_sec can
overflow it.  In this case we have to wait in steps.  */
ts.tv_sec +=MIN(seconds, max);
seconds -=(unsigned int)ts.tv_sec;
}else{
ts.tv_sec =(time_t)seconds;
seconds =0;
}
if(__nanosleep(&ts,&ts)<0)
/* We were interrupted.
Return the number of (whole) seconds we have not yet slept.  */
return seconds + ts.tv_sec;
}while(seconds >0);
__set_errno(save_errno);
return0;
}
weak_alias(__sleep, sleep)
sleep函数的⽤法
简单地说， sleep 函数实现的功能是 让程序休眠若⼲秒钟，时间的最⼩刻度是「秒」。
extern unsigned int sleep (unsigned int __seconds);
sleep函数的返回值，
（1）如果 sleep 函数顺利执⾏了的话，返回值是实际休眠的时间数，
（2）如果实际休眠的时间和设定的休眠时间⼀致的话，返回值是0,
（3）不会返回表⽰ 错误 信息的值，但是如果返回的值与设定的休眠时间的值⼀样的话，很可能 sleep 函数其实并没有执⾏，（4）返回值类型是 unsigned int 型，也就是说，是⼀个 ⾮负数 。
sleep函数的参数，
（1）参数的类型是 unsigned int 型，也就是说，是⼀个 ⾮负数 ，
（2）参数的时间单位是 秒 。
所以，sleep函数，使进程/process 休眠的最短时间段，是⼀秒钟。
（⼆）usleep函数
头⽂件unistd.h
头⽂件 unistd.h 中的原⽂如下：
/* Sleep USECONDS microseconds, or until a signal arrives that is not blocked
or ignored.
This function is a cancellation point and therefore not marked with
__THROW.  */
extern int usleep (__useconds_t __useconds);
查上⾯的 sleep.c ⽂件的时候，在 find 命令的结果中看到了 usleep.c ⽂件和 sleep.c ⽂件位于同⼀个⽂件夹：/glibc-2.23/sysdeps/posix/sleep.c 。
（根据gcc版本的不同，上⾯的库函数版本号 glibc-2.23 有所不同。）
源⽂件usleep.c
usleep 函数的原型代码如下：
#include<time.h>
#include<unistd.h>
int
usleep (useconds_t useconds)
{
struct timespec ts ={.tv_sec =(long int)(useconds /1000000),
.tv_nsec =(long int)(useconds %1000000)*1000ul};
/* Note the usleep() is a cancellation point.  But since we call
nanosleep() which itself is a cancellation point we do not have
to do anything here.  */
return __nanosleep (&ts,NULL);
}
名称 usleep 的第⼀个字母 u 代表的是时间单位 微秒 的第⼀个字母。
虽然实际上是希腊字母的 μ ，但英语键盘⾥不⽅便敲出这个字母，所以就⽤了样⼦相似的英⽂字母 u 。
时间单位 微秒 的英⽂单词是 microsecond ，是由词根 micro 和 second 组合⽽成的单词。
微秒 是 10的负6次⽅ 秒。
另外，还有⼀个以字母 m 开头的时间单位的英⽂单词 millisecond ，意思是 毫秒 ，也就是 千分之⼀秒。
注意，区分 micro 和 milli ，⼀个是 微 ，⼀个是 毫 。
usleep函数的⽤法
简单地说， usleep 函数实现的功能是 让程序休眠若⼲「微秒」，时间的最⼩刻度是「微秒」，10的负6次⽅ 秒。/* Sleep USECONDS microseconds, or until a signal arrives that is not blocked
or ignored.
This function is a cancellation point and therefore not marked with
__THROW.  */
extern int usleep (__useconds_t __useconds);
usleep函数的返回值
⽹上查到的是：成功返回0，出错返回-1。
usleep函数的参数
（1） 参数的类型是 __useconds_t ，这个类型的定义要查好⼏个⽂件才得到，
（2） ⾸先是到了头⽂件 types.h ，具体路径是 /glibc/include/sys/types.h ，可惜这⾥⾯没有明确、具体的定义，
（3） 然后还得到头⽂件 typesizes.h ，具体路径是 ==/glibc/sysdeps/mach/hurd/bits/typesizes.h ==，这⾥终于有了，（4） 第⼀个宏， #define __USECONDS_T_TYPE __U32_TYPE ，在 typesizes.h ⽂件⾥，
（5） 第⼆个宏， #define __U32_TYPE unsigned int ，在 types.h ⽂件⾥，
（6） 真是折腾啊！这下总算知道 __useconds_t 就是 unsigned int 类型了，也就是 ⾮负整数。
c语言return的用法和搭配（7） 参数的时间单位是 微秒 。
所以，usleep函数，使进程/process 休眠的最短时间段，是⼀微秒。
（三）nanosleep函数
头⽂件time.h
这个 time.h 头⽂件的路径是 /glibc/time/time.h 。
在C语⾔⾃带的库⽬录⾥⾯，有好⼏个不同⽬录下的 time.h ⽂件，只有这个才是定义了 nanosleep 函数的。
也不知道，编译器在预处理阶段去获取的 time.h 到底是哪个？ 或者说，全部都获取过来了？
头⽂件 time.h 中的原⽂如下：
/* Pause execution for a number of nanoseconds.
This function is a cancellation point and therefore not marked with
__THROW.  */
extern int nanosleep (const struct timespec *__requested_time,
struct timespec *__remaining);
函数名称的 nano 是 纳⽶、纳秒 等计量单位的开头字母，⼀纳秒是10的负9次⽅ 秒，是10的负6次⽅ 毫秒，是10的负3次⽅ 微秒。源⽂件nanosleep.c
下⾯是这个路径 /glibc/posix/nanosleep.c 的⽂件内容。
在C语⾔⾃带的函数库中搜索 nanosleep ，出来的结果同样有好⼏个，暂时分不清到底是哪个，先采⽤了这个。
nanosleep 函数的原型代码如下：
#include<errno.h>
#include<time.h>
/* Pause execution for a number of nanoseconds.  */
int
__nanosleep (const struct timespec *requested_time,
struct timespec *remaining)
{
__set_errno (ENOSYS);
return-1;
}
stub_warning (nanosleep)
hidden_def (__nanosleep)
weak_alias (__nanosleep, nanosleep)
nanosleep函数的⽤法
简单地说， nanosleep 函数实现的功能是 让程序休眠若⼲「纳秒」，时间的最⼩刻度是「纳秒」，10的负9次⽅ 秒。

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