C++11异步编程 --- async

C++11异步编程 --- async和future

C++11引入了asyncfuture机制,用于简化异步编程和并发操作。这两个组件位于<future>头文件中,提供了高级的异步任务管理接口。

一、async

1.定义

std::async

std::async是一个函数模板,用于启动一个异步任务。它返回一个std::future对象,该对象可以用来获取异步任务的结果。std::async的执行方式可以通过std::launch策略来控制。如下:

c++ 复制代码
future<int> myf = async(launch::async,Func,20,30);

2.主要功能

①启动一个异步任务,返回一个future对象。

②启动策略:

c++ 复制代码
EXPORT_STD enum class launch { // names for launch options passed to async
    async    = 0x1,
    deferred = 0x2
};

launch::async :强制在新线程中启动异步任务。

launch::deferred:延迟执行,只有当future的get()或者wait函数被调用时,任务才会在调用线程中执行。

默认策略(不指定) - 由实现决定,可能是异步或延迟

二、future

1.定义:

future是一个类模板,用于存储异步执行结果,它提供了一种机制,允许用户在某个异步操作完成时获取其结果。std::future对象可以与线程、异步任务或其他并发操作相关联。

2.主要功能

①通过std::futureget()方法,可以获取异步操作的结果。如果异步操作尚未完成,get()会阻塞当前线程,直到结果可用。

②它提供了以下主要方法:

  1. get() - 获取结果(如果结果未准备好会阻塞)
  2. wait() - 等待结果可用(阻塞但不获取结果)
  3. wait_for()/wait_until() - 带超时的等待
  4. valid() - 检查future是否关联了共享状态

三、 std::asyncstd::future的使用场景

1.异步任务处理:适用于需要在后台执行耗时操作,而主线程可以继续执行其他任务的场景。

2.多线程数据共享:通过std::future获取异步任务的结果,避免了直接使用线程时可能出现的线程同步问题。

3.简化并发编程:提供了一种简洁的方式来实现异步任务的启动和结果获取,降低了并发编程的复杂性。

四、注意事项:

1.如果不保留async返回的future对象,其析构函数会阻塞等待任务完成(类似于隐式join)。

2.线程安全:std::futurestd::async是线程安全的,但用户需要确保在使用std::futureget()方法时,不会出现对同一std::future对象的多次调用,future::get()只能调用一次,调用后future变为无效。

3.资源管理:std::future对象在析构时会自动销毁关联的异步任务,但如果任务尚未完成,可能会导致资源泄漏或未定义行为。

4.性能考虑:虽然std::async可以自动选择执行策略,但在某些情况下,显式指定std::launch::asyncstd::launch::deferred可以更好地控制任务的执行方式,从而优化性能。

示例代码:

C++ 复制代码
#include <iostream>
#include<thread>
#include<future>
using namespace std;

int Func(int a,int b)
{
    cout << "Sub thread ID:" << this_thread::get_id() << endl;
    cout << "this is MyFunc" << endl;
    return a + b;
}

int main()
{
    future<int> myf = async(launch::async,Func,20,30);
    cout <<"Main Thread Id:"<< this_thread::get_id() << endl;
    myf.wait();
    cout<<"myf == " << myf.get()<< endl; 
    std::cout << "Hello World!\n";
}

代码运行结果:

好了,关于async和future的介绍就到这里了。

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