C++笔记之std::async的用法
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文章目录
- C++笔记之std::async的用法
- 1.概念
- 2.C++ 异步任务的使用示例 - 使用 std::async 和 std::future
- 3. std::launch::async 和 std::launch::deferred
1.概念
std::async 是 C++ 标准库中的一个函数，用于创建异步任务，允许在另一个线程中执行函数，并返回一个 std::future 对象，以便获取函数的结果。std::async 的一般用法如下：
#include <iostream>
#include <future>
// 一个简单的函数，用于演示 std::async
int foo(int x, int y) {
return x + y;
}
int main() {
// 使用 std::async 创建异步任务
std::future<int> result = std::async(foo, 3, 4);
// 等待异步任务完成并获取结果
int sum = result.get();
std::cout << "Sum: " << sum << std::endl;
return 0;
}
上述示例中，std::async 接受一个函数（foo）和它的参数，并在后台创建一个新线程来执行该函数。函数执行完毕后，可以使用 std::future 对象的 get() 方法来获取函数的返回值。
以下是 std::async 的一些重要注意事项和用法：
-
返回值类型：
std::async返回一个std::future对象，可以用于获取异步任务的返回值。 -
默认策略：
std::async可以接受一个可选的策略参数，例如std::launch::async和std::launch::deferred，用于指定任务是立即在新线程中执行还是延迟执行。如果不提供策略，默认行为由实现决定。 -
异常处理：如果异步任务抛出异常，
std::future对象的get()方法会重新抛出该异常。因此，需要适当地处理异常，或者使用std::future的wait()和wait_for()方法来检查任务是否出现异常。 -
返回值的共享和移动语义：根据策略，
std::async可能共享或移动参数，因此要小心在异步任务中使用共享数据。 -
后台线程管理：
std::async会自动创建和管理后台线程，但不提供对线程的直接控制。如果需要更多的线程控制功能，可以考虑使用std::thread。 -
取消任务：C++标准库在
std::async中不提供直接的取消任务的机制，因此需要通过其他方式来实现任务的取消。
2.C++ 异步任务的使用示例 - 使用 std::async 和 std::future
运行
代码
#include <iostream>
#include <future>
int main() {
// 使用std::async创建一个异步任务，并返回一个std::future对象
std::future<int> future_result = std::async(std::launch::async, []() {
// 模拟一个耗时操作，返回一个结果
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
return 42;
});
std::cout << "Waiting for the future to become ready..." << std::endl;
// 使用std::future::get()等待任务完成并获取结果
int result = future_result.get();
std::cout << "Async task result: " << result << std::endl;
return 0;
}
3. std::launch::async 和 std::launch::deferred
std::launch::async 和 std::launch::deferred 是用于控制 std::async 函数的执行策略的标志，它们决定了异步任务的行为。这两个标志可以作为 std::launch 枚举类型的成员来使用。以下是它们的详细解释：
-
std::launch::async：- 当使用
std::launch::async标志调用std::async时，函数将在新的线程中立即执行，即使没有调用std::future对象的get()方法也会执行。 - 这意味着任务会异步执行，不会阻塞当前线程，而是在后台创建一个新线程来执行任务。
- 如果你希望任务尽快执行，并且可以与其他操作并发执行，可以选择此策略。
- 当使用
-
std::launch::deferred：- 当使用
std::launch::deferred标志调用std::async时，函数不会立即执行，而是等待调用std::future对象的get()方法时再执行。 - 这意味着任务会延迟执行，直到你真正需要结果为止。如果未调用
get()，任务可能根本不会执行。 - 这种策略适用于需要懒惰地计算结果的情况，以节省计算资源。
- 当使用
默认情况下，如果不指定策略，std::async 的行为由 C++ 标准库实现决定，可以是 std::launch::async 也可以是 std::launch::deferred，取决于具体实现。因此，为了明确指定策略，你可以使用以下方式：
std::future<int> result = std::async(std::launch::async, foo, 3, 4); // 强制使用 std::launch::async
std::future<int> result = std::async(std::launch::deferred, foo, 3, 4); // 强制使用 std::launch::deferred
需要注意的是，使用 std::launch::async 策略可能会导致并发执行的线程数增加，而使用 std::launch::deferred 策略可能会导致任务延迟执行，因此需要根据具体情况选择适当的策略。
下面是一个完整的比较 std::launch::async 和 std::launch::deferred 策略的示例程序：
#include <iostream>
#include <future>
int foo(int x, int y) {
std::cout << "foo is running in thread " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
return x + y;
}
int main() {
// 使用 std::launch::async 策略，任务会立即在新线程中执行
std::cout << "Using std::launch::async:" << std::endl;
std::future<int> async_result = std::async(std::launch::async, foo, 3, 4);
// 使用 std::launch::deferred 策略，任务会延迟执行，直到调用 get() 方法
std::cout << "Using std::launch::deferred:" << std::endl;
std::future<int> deferred_result = std::async(std::launch::deferred, foo, 3, 4);
// 主线程继续执行其他工作
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
// 获取 std::launch::async 的结果（可能已经执行完毕）
int async_sum = async_result.get();
std::cout << "Result from std::launch::async: " << async_sum << std::endl;
// 获取 std::launch::deferred 的结果（现在才执行）
int deferred_sum = deferred_result.get();
std::cout << "Result from std::launch::deferred: " << deferred_sum << std::endl;
return 0;
}
在这个示例中，我们首先使用 std::launch::async 和 std::launch::deferred 策略调用了 foo 函数。foo 函数会输出当前线程的标识符。然后，主线程休眠了2秒钟以模拟其他工作。
接着，我们分别调用 async_result.get() 和 deferred_result.get() 来获取两种策略下的结果。你会注意到，std::launch::async 的任务会立即执行（可能已经执行完毕），而 std::launch::deferred 的任务直到调用 get() 时才会执行。
这个示例演示了 std::launch::async 和 std::launch::deferred 的不同行为，以及如何使用它们来控制异步任务的执行方式。
