slowmo — 通用"时间慢放"运行器

English README: README.en.md

让任意程序整体放慢运行：程序内部一切照常运转、最终照常达成目标， 只是它的"主观时间"比现实世界慢了若干倍。

灵感场景：在一台电脑里模拟一个大脑。模拟速度被放慢后，大脑内部的 思维流速与外部现实世界对不上——它自己感知的每 1 秒，现实里过去了 很多秒。本工具就是把这件事做成通用机制，覆盖 PC 主流系统。

两种模式

模式	机制	适用	平台
时钟膨胀 clock	拦截并缩放进程的时钟读取与睡眠等待	一切"按主观时间运转"的程序（模拟器、游戏循环、实时仿真、机器人控制、音视频节拍）	Linux / macOS
CPU 节流 cpu	限制进程只能获得 rate 份额的 CPU	一切程序，含纯计算、静态链接、闭源二进制	Linux / macOS / Windows

两种模式可叠加。

时钟膨胀原理

程序对时间的全部认知来自两件事：读时钟（clock_gettime / gettimeofday / mach_absolute_time…）和睡眠/限时等待 （nanosleep / select / poll / pthread_cond_timedwait…）。 shim 在进程加载时把这两类函数全部拦截，按统一比例缩放：

主观时间 = 锚点 + (真实时间 - 锚点) × RATE

于是程序"睡主观 10ms"实际睡 10ms/RATE，读到的"经过时间"也只有 真实的 RATE 倍。整个虚拟世界的时间流速被一致拉慢，内部逻辑 （节拍、超时、相对时限）完全自洽，最终目标照常达成，只是变慢。

实测（brain 演示，目标=放电率稳态收敛，四档速率）：

RATE	主观耗时	真实耗时	结果
1.00	1236 ms	1236 ms	达成，放电 218721
0.50	1236 ms	2471 ms	达成，放电 218721
0.25	1236 ms	4942 ms	达成，放电 218721
0.10	1236 ms	12355 ms	达成，放电 218721

放电数完全一致：只变慢，不改变结果。

对任意现有程序同样有效（无需修改一行代码）。Python 实测： SLOWMO_RATE=0.25 下程序自感 3.00 s，真实耗时 12.47 s。

CPU 节流原理

• Linux / macOS：监护进程对整个进程组做占空比控制 （运行 quantum 秒 → 暂停 quantum×(1/rate-1) 秒循环）。
• Windows：Job Object CPU Rate Control（Win8+，Win10+ 自动尝试 HARD_CAP），由内核调度器强制份额，GUI 不冻结。

实测（brain --mode free，纯计算不受主观钟约束）：

RATE	真实耗时	结果
1.00	663 ms	达成，放电 51409
0.50	1316 ms	达成，放电 51409
0.25	2805 ms	达成，放电 51409
0.10	6549 ms	达成，放电 51409

使用

构建（POSIX）

make          # 生成 libslowmo_time.so（macOS 为 .dylib）和 brain 演示
make test     # 跑完整验证

时钟膨胀模式

# Linux
SLOWMO_RATE=0.25 LD_PRELOAD=$PWD/libslowmo_time.so ./你的程序 参数...

# macOS
SLOWMO_RATE=0.25 DYLD_INSERT_LIBRARIES=$PWD/libslowmo_time.dylib ./你的程序 参数...

CPU 节流模式（跨平台，纯 Python 标准库，无需编译）

python3 src/slowmo.py --rate 0.25 -- ./你的程序 参数...
python3 src/slowmo.py --rate 0.1  --time-report -- python train.py   # 任何解释器程序
python3 src/slowmo.py --rate 0.5  -- app.exe                          # Windows

兼容性与精度实测

测试环境：Ubuntu 22.04 / gcc 11.4 / Python 3.10 / x86_64（3 核沙箱）。 探针 src/probe.c 五维度探测：读钟、睡眠、限时等待、多线程绝对期限、纯计算。

兼容性矩阵

测试对象	时钟膨胀模式	CPU 节流模式	叠加模式
C（gcc 动态链接）	生效，比值 0.500 / 0.250 / 0.100 零误差	生效，计算减速 2.06× / 3.98×	生效，时间维 0.25 且计算再叠 2×
C++（std::chrono + sleep_for）	生效，外层实测 ≈3.96×	生效	—
Python 3.10（time.* + sleep）	生效，外层实测 ≈4.0×	生效	—
C（静态链接）	不生效（LD_PRELOAD 无法注入，符合设计边界）	生效，与动态链接完全一致（3.97×）	—

精度汇总

模式	设定	实测减速比	误差
时钟 0.50	慢 2×	2.000×	0.0%
时钟 0.25	慢 4×	4.000×	0.0%
时钟 0.10	慢 10×	10.00×	0.0%
CPU 0.50	慢 2×	2.064×	3.2%
CPU 0.25	慢 4×	3.980×	0.5%
叠加 clock 0.25 + cpu 0.5	时间慢 4×，机器慢 2×	时间维 4.0×，计算 8.0×	—

CPU 节流模式的两个固有特性

• 限时等待拉长：select 等限时等待只在进程"运行相"推进， 实际等待时长约为名义值 × 1/rate（等待类 syscall 在 SIGSTOP 期间暂停计时）。
• 睡眠过冲：睡眠可能被停相截断，醒来时刻对齐到运行相边界。 实测 rate=0.25 时 5×100ms 睡眠：quantum=50ms 耗时 1001ms， quantum=20ms 降到 641ms——缩小 quantum 可减轻过冲，代价是调度更频繁。

若需要等待类行为完全自洽，用时钟膨胀模式（或叠加模式， 但叠加后虚拟世界内部的"机器性能"也会变慢——大脑的主观时间里 计算和等待都会显得更久）。

复现全部测试：./run_matrix.sh。

已知边界

• 时钟模式对纯计算无效：不读钟、不睡眠的程序感知不到缩放， 请用 CPU 节流模式（两者可叠加）。
• 静态链接二进制无法注入 shim → 用 CPU 模式。
• Linux glibc 内部 vDSO 路径、itimer/timer_create 信号定时器、 libc 内部自用时钟不经拦截；绝大多数应用的主循环不受影响。
• macOS SIP 会阻止注入系统二进制（对自己编译的程序无影响）。
• pthread_cond_timedwait 假定条件变量用默认 CLOCK_REALTIME； 使用 monotonic condattr 的程序请改用 CPU 模式。
• CPU 时间（getrusage、CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID）不缩放—— 它度量资源消耗，不是世界时间。
• CPU 模式下程序看到的挂钟时间仍是真实时间，内部"墙钟超时"会相对 提前触发——这正是时间流速错位的表现，介意者请叠加时钟模式。

目录

src/slowmo_time.c   POSIX 时钟膨胀 shim（单文件，无依赖）
src/slowmo.py       跨平台 CPU 节流启动器（纯标准库）
src/brain.c         虚拟大脑演示（Izhikevich 网络 + 稳态自调节目标）
src/probe.c         兼容性探针（读钟/睡眠/限时等待/多线程/纯计算）
src/probe_cpp.cpp   C++ 探针（std::chrono / sleep_for）
src/probe.py        Python 探针（time.* / sleep）
run_matrix.sh       一键兼容性测试矩阵
Makefile            构建与一键验证
README.en.md        英文文档
LICENSE             MIT 许可证

许可证

MIT，见 LICENSE。欢迎 issue 与 PR。

扩展方向

• Linux 也可用 cgroup v2 cpu.max 做 CPU 模式（需 root，更平滑）。
• Windows 时钟膨胀可用 Detours 挂钩 QueryPerformanceCounter 等， 思路与 POSIX shim 相同。
• 需要完全确定性（时间与执行序可复现）时可参考 RR、UndoDB、 QEMU -icount（虚拟时钟绑定指令数）等确定性回放方案。