线程异步操作--future

目录

• 什么是C++中的异步操作？
• std::async异步调用函数
• future类

---

什么是C++中的异步操作？

在C++中，异步操作是指在程序执行期间，可以同时执行多个任务，而无需等待前一个任务完成。这种并发执行的方式可以提高程序的性能和响应速度。

C++中的异步操作通常通过多线程或异步任务来实现。使用std::async、std::thread、std::future、std::promise等类和函数，可以创建和管理异步任务，实现并发执行。

异步操作在C++中通常用于以下情况：

• 在后台执行耗时的任务，以避免阻塞主线程
• 并行处理多个任务，以提高程序的性能
• 处理需要等待外部事件发生的情况，如I/O操作或定时任务

通过使用异步操作，可以更好地利用现代计算机系统的多核处理能力，提高程序的效率和性能。

---

std::async异步调用函数

std::async是C++标准库中用于启动异步任务的函数。它返回一个std::future对象，允许您在后台执行函数，并在需要时获取其结果。std::async提供了一种简单的方法来并行执行函数，可以选择异步执行或延迟执行。

以下是std::async的一些重要特点和用法：

• std::async可以使用std::launch::async或std::launch::deferred作为第一个参数，来指定任务的执行策略。
• 使用std::launch::async策略时，任务将在新线程中异步执行。
• 使用std::launch::deferred策略时，任务将延迟执行，直到调用std::future的get或wait方法时才执行。
• std::async的返回值是一个std::future对象，可以用于等待任务完成并获取其结果。
• std::async可以接受函数和参数，类似于函数调用，例如std::async(func, args...)。

下面是一个简单的示例，演示了如何使用std::async：

#include <iostream>
#include <future>

int main() {
    // 启动异步任务
    std::future<int> result = std::async(std::launch::async, []{
        return 42;
    });

    // 等待任务完成并获取结果
    int value = result.get();
    std::cout << "Result: " << value << std::endl;
    
    return 0;
}

在这个示例中，std::async使用std::launch::async策略启动了一个异步任务，该任务返回整数42。然后，通过result.get()等待任务完成并获取结果，最后将结果打印到控制台上。

总之，std::async是C++中用于启动异步任务的重要工具，可以帮助实现并发执行和异步操作。

---

future类

std::future 是 C++11 标准库中提供的一个模板类，用于处理异步操作的结果。它通常与 std::async 函数一起使用，以异步方式执行某个任务并获取其结果。

std::future 类提供了几种方法来处理异步操作的结果：

1. std::future::get()：此方法用于获取异步操作的结果。如果异步操作还没有完成，调用此方法将阻塞当前线程，直到操作完成并返回结果。如果异步操作已经完成，则可以直接使用结果。
2. std::future::wait()：此方法用于等待异步操作完成。它不会阻塞当前线程，而是使线程进入等待状态，直到异步操作完成。
3. std::future::wait_for()：此方法用于等待一段时间或直到异步操作完成。它接受一个时间段作为参数，如果异步操作在给定的时间段内完成，则返回 std::future_status::ready；如果时间段结束而操作未完成，则返回 std::future_status::timeout；如果操作已取消，则返回 std::future_status::deferred。
4. std::future::wait_until()：此方法与 std::future::wait_for() 类似，但接受一个时间点作为参数，而不是时间段。

下面是一个简单的示例，演示如何使用 std::future 和 std::async：

#include <iostream>
#include <future>
#include <thread>

int calculate_square(int x) {
    return x * x;
}

int main() {
    // 创建异步任务并返回future对象
    std::future<int> result = std::async(calculate_square, 5);
    
    // 在主线程中继续执行其他任务
    std::cout << "Hello, World!" << std::endl;
    
    // 等待异步任务完成并获取结果
    int square = result.get();
    std::cout << "The square is: " << square << std::endl;
    
    return 0;
}

在上面的示例中，我们使用 std::async 函数创建了一个异步任务，该任务计算一个数的平方。然后，在主线程中继续执行其他任务。最后，通过调用 std::future::get() 方法等待异步任务完成并获取结果。