C++ 标准库中的 future
和 async
提供了一种便捷的方式来实现并发编程。std::async
是一个非常强大的工具,它可以用于启动异步任务,并返回一个 std::future
对象,该对象可以用来等待任务的结果。
std::async
的基本用法
std::async
用于启动一个异步任务。它的基本语法如下:
cpp
#include <iostream>
#include <future>
#include <thread>
// 一个简单的函数,模拟一些工作
int work(int x) {
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2)); // 模拟延迟
return x * x;
}
int main() {
// 使用 std::async 启动异步任务,并获取 std::future 对象
std::future<int> result = std::async(std::launch::async, work, 10);
// 在此处可以执行其他工作
std::cout << "Doing other work..." << std::endl;
// 获取异步任务的结果(会阻塞直到结果准备好)
int value = result.get();
std::cout << "Result: " << value << std::endl;
return 0;
}
std::async
启动模式
std::async
提供了两种启动模式:
std::launch::async
:任务在独立线程中异步执行。std::launch::deferred
:任务延迟执行,直到future
对象的get
或wait
方法被调用。
示例:不同的启动模式
cpp
#include <iostream>
#include <future>
#include <thread>
int work(int x) {
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
return x * x;
}
int main() {
// 异步启动
std::future<int> async_result = std::async(std::launch::async, work, 10);
// 延迟启动
std::future<int> deferred_result = std::async(std::launch::deferred, work, 20);
// 在此处可以执行其他工作
std::cout << "Doing other work..." << std::endl;
// 获取异步任务的结果(会阻塞直到结果准备好)
int async_value = async_result.get();
std::cout << "Async result: " << async_value << std::endl;
// 获取延迟任务的结果(会在此时执行任务)
int deferred_value = deferred_result.get();
std::cout << "Deferred result: " << deferred_value << std::endl;
return 0;
}
使用 std::future
获取结果
std::future
提供了多种方法来获取任务结果:
get
:阻塞当前线程,直到任务完成并返回结果。wait
:阻塞当前线程,直到任务完成。wait_for
:阻塞当前线程一段时间,等待任务完成。wait_until
:阻塞当前线程直到指定时间,等待任务完成。
示例:使用 std::future
的不同方法
cpp
#include <iostream>
#include <future>
#include <thread>
int work(int x) {
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
return x * x;
}
int main() {
std::future<int> result = std::async(std::launch::async, work, 10);
// 等待一段时间
if (result.wait_for(std::chrono::seconds(1)) == std::future_status::timeout) {
std::cout << "Task is still running..." << std::endl;
}
// 再次等待,直到任务完成
result.wait();
int value = result.get();
std::cout << "Result: " << value << std::endl;
return 0;
}
捕获异常
如果异步任务在执行过程中抛出异常,std::future
的 get
方法会重新抛出该异常。可以通过捕获异常来处理任务中的错误。
示例:捕获异常
cpp
#include <iostream>
#include <future>
#include <stdexcept>
#include <thread>
int work(int x) {
if (x < 0) {
throw std::invalid_argument("x must be non-negative");
}
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
return x * x;
}
int main() {
// 启动一个会抛出异常的任务
std::future<int> result = std::async(std::launch::async, work, -10);
try {
int value = result.get(); // 这里会重新抛出异常
std::cout << "Result: " << value << std::endl;
} catch (const std::exception& e) {
std::cout << "Exception: " << e.what() << std::endl;
}
return 0;
}
总结
std::async
:用于启动异步任务,可以指定启动模式(async
或deferred
)。std::future
:用于获取异步任务的结果,提供多种方法(get
,wait
,wait_for
,wait_until
)。- 异常处理 :通过
std::future
的get
方法可以捕获异步任务中抛出的异常。