C语言如何延迟代码执行若干微秒

本文将深入探讨C语言中如何实现代码执行的微秒级延迟。笔者认为此内容颇为实用，因此特此分享，希望读者能从中有所收益。

C语言中的微秒级代码延迟

前言

在特定情境下，开发者可能需要在C语言程序中暂停代码执行若干微秒，以达到特定功能或效果。本文将详细介绍在C语言中实现微秒级延迟的多种方式，并提供代码示例及使用说明。

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方式一：usleep() 函数

• 功能：暂停指定微秒数。
• 头文件：
• 语法：int usleep(unsigned int usec);
• 参数：
  • usec：暂停的微秒数。
• 返回值：
  • 成功返回0，失败返回-1。

示例：

#include <unistd.h>

int main() {
    // 暂停100微秒
    usleep(100);

    // 继续执行后续代码
    return 0;
}</unistd.h>

方式二：nanosleep() 函数

• 功能：暂停指定纳秒数。
• 头文件：
• 语法：int nanosleep(const struct timespec req, struct timespec rem);
• 参数：
  • req：指向要暂停的时间的 struct timespec 结构体。
  • rem：指向剩余暂停时间的 struct timespec 结构体（可为 NULL）。
• 返回值：
  • 成功返回0，失败返回-1。

示例：

#include <time.h>

int main() {
    struct timespec delay = {0, 100000};  // 100微秒
    nanosleep(&delay, NULL);

    // 继续执行后续代码
    return 0;
}</time.h>

方式三：clock_nanosleep() 函数

• 功能：暂停指定纳秒数，类似于nanosleep()，但使用不同的clock_id参数。
• 头文件：
• 语法：int clock_nanosleep(clockid_t clock_id, int flags, const struct timespec request, struct timespec remaining);
• 参数：
  • clock_id：要使用的时钟ID。
  • flags：标志，通常设置为0。
  • request：指向要暂停的时间的 struct timespec 结构体。
  • remaining：指向剩余暂停时间的 struct timespec 结构体（可为 NULL）。
• 返回值：
  • 成功返回0，失败返回-1。

示例：

#include <time.h>

int main() {
    struct timespec delay = {0, 100000};  // 100微秒
    clock_nanosleep(CLOCK_REALTIME, 0, &delay, NULL);

    // 继续执行后续代码
    return 0;
}</time.h>

方式四：忙等待循环

• 功能：通过循环等待实现代码延迟。
• 原理：持续检查当前时间是否达到预设时间点。
• 优点：精度高。
• 缺点：消耗CPU资源，不适用于长时间延迟。

示例：

#include <time.h>

int main() {
    // 获取当前时间
    struct timespec start;
    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &start);

    // 计算延迟时间
    long long delay_time = 100000;  // 100微秒
    long long end_time = start.tv_nsec + delay_time;

    // 循环等待
    while (clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &start), start.tv_nsec < end_time) {
        // 等待
    }

    // 继续执行后续代码
    return 0;
}</time.h>

选择合适的延迟方式

选择最合适的延迟方式取决于具体需求和限制条件：

• 精度要求：忙等待循环提供最高的精度，而其他方式的精度受函数调用开销的影响。
• 资源消耗：忙等待循环会消耗大量CPU资源，而其他方式对CPU资源的影响较小。
• 延迟时间：忙等待循环不适用于长时间延迟，而其他方式可以处理更长的延迟时间。
• 平台兼容性：并非所有方式都可以在所有平台上使用，因此在选择方式时需要考虑平台兼容性。

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