C言語でスリープする方法を教えて！
こういった悩みにお答えします．
本記事の信頼性
- リアルタイムシステムの研究歴12年．
- 東大教員の時に，英語でOS（Linuxカーネル）の授業．
- 2012年9月～2013年8月にアメリカのノースカロライナ大学チャペルヒル校（UNC）コンピュータサイエンス学部で客員研究員として勤務．C言語でリアルタイムLinuxの研究開発．
- プログラミング歴15年以上，習得している言語: C/C++，Python，Solidity/Vyper，Java，Ruby，Go，Rust，D，HTML/CSS/JS/PHP，MATLAB，Assembler (x64，ARM)．
- 東大教員の時に，C++言語で開発した「LLVMコンパイラの拡張」，C言語で開発した独自のリアルタイムOS「Mcube Kernel」をGitHubにオープンソースとして公開．
- 2020年1月～現在はアメリカのノースカロライナ州チャペルヒルにあるGuarantee Happiness LLCのCTOとしてECサイト開発やWeb/SNSマーケティングの業務．2022年6月～現在はアメリカのノースカロライナ州チャペルヒルにあるJapanese Tar Heel, Inc.のCEO兼CTO．
- 最近は自然言語処理AIとイーサリアムに関する有益な情報発信に従事．
- （AI全般を含む）自然言語処理AIの論文の日本語訳や，AIチャットボット（ChatGPT，Auto-GPT，Gemini（旧Bard）など）の記事を50本以上執筆．アメリカのサンフランシスコ（広義のシリコンバレー）の会社でプロンプトエンジニア・マネージャー・Quality Assurance（QA）の業務委託の経験あり．
- （スマートコントラクトのプログラミングを含む）イーサリアムや仮想通貨全般の記事を200本以上執筆．イギリスのロンドンの会社で仮想通貨の英語の記事を日本語に翻訳する業務委託の経験あり．
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sleep関数
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unsigned int sleep(unsigned int seconds); |
sleep関数は，引数で指定した秒数をスリープします．
sleep関数を利用して1秒スリープするコードは以下になります．
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/* * Author: Hiroyuki Chishiro * License: 2-Clause BSD */ #include <unistd.h> int main(void) { sleep(1); return 0; } |
実行結果は以下になります．
実行中に1秒間スリープしてから終了します．
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$ gcc sleep.c $ a.out |
usleep関数
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int usleep(useconds_t usec); |
usleep関数は，引数で指定したマイクロ秒をスリープします．
usleep関数は，GCC/Clangでは利用できますが，Visual Studioでは利用できないことに注意して下さい．
usleep関数を利用して1秒スリープするコードは以下になります．
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/* * Author: Hiroyuki Chishiro * License: 2-Clause BSD */ #include <unistd.h> int main(void) { usleep(1 * 1000 * 1000); return 0; } |
実行結果は以下になります．
sleep関数のプログラムと同様に，実行中に1秒間スリープしてから終了します．
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$ gcc usleep.c $ a.out |
nanosleep関数
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1 |
int nanosleep(const struct timespec *req, struct timespec *rem); |
nanosleep関数は，第1引数のreqで指定された時間の間，プログラムをナノ秒単位でスリープします．
引数に指定するstruct timespec構造体の定義は以下になります．
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struct timespec { time_t tv_sec; /* second */ long tv_nsec; /* nanosecond */ }; |
シグナルハンドラにより割り込みが発生した場合，remがNULLでなければ残りの時間を rem が指す構造体に格納します．
nanosleep関数を利用して1秒スリープするコードは以下になります．
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/* * Author: Hiroyuki Chishiro * License: 2-Clause BSD */ #include <time.h> int main(void) { struct timespec req = {1, 0}; nanosleep(&req, NULL); return 0; } |
実行結果は以下になります．同様です．
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$ gcc nanosleep.c $ a.out |
clock_nanosleep関数
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int clock_nanosleep(clockid_t clockid, int flags, const struct timespec *request, struct timespec *remain); |
clock_nanosleep関数は，指定したクロックでナノ秒単位の高精度なスリープをします．
nanosleep関数との違いは，以下の2つです．
- 呼び出し側が停止期間をどのクロックに対して計測するのかを選択できること
- スリープ期間を絶対値でも相対値でも指定できること
clock_nanosleep関数の絶対値でスリープ期間を指定する機能は，LinuxのリアルタイムスケジュールポリシーSCHED_FIFOでRate Monotonicスケジューリングを実装する時に利用します．
clock_nanosleep関数を利用して1秒スリープするコードは以下になります．
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/* * Author: Hiroyuki Chishiro * License: 2-Clause BSD */ #include <time.h> int main(void) { struct timespec req = {1, 0}; clock_nanosleep(CLOCK_REALTIME, 0, &req, NULL); return 0; } |
実行結果は以下になります．同様です．
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$ gcc clock_nanosleep.c $ a.out |
まとめ
C言語でスリープする方法として，sleep/usleep/nanosleep/clock_nanosleep関数の使い方を紹介しました．
sleep関数とusleep関数は，引数にスリープ時間を指定するだけで簡単に利用できます．
これに対して，nanosleep関数とclock_nanosleep関数は，struct timespec構造体でスリープ期間を指定するので少し手間がかかります．
用途に応じて，sleep/usleep/nanosleep/clock_nanosleep関数を使い分けましょう．
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