C++11 异步操作future和aysnc

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我是靠谱客的博主忧郁铃铛，最近开发中收集的这篇文章主要介绍C++11 异步操作future和aysnc，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

C++11异步操作的4个接口

1. std::aysnc和std::future

std::future和std::aysnc的使用Demo

2. std::packaged_task

std::packaged_task的使用Demo

3. std::promise

std::promise的使用Demo

总结

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C++11异步操作的4个接口

std::future : 异步指向某个任务，然后通过future特性去获取任务函数的返回结果(把一个任务放入线程池运行，然后可以获取返回结果)
std::aysnc：异步运行某个任务函数
std::packaged_task：将任务和feature绑定在一起的模板，是一种封装对任务的封装(线程池)
std::promise：承诺(线程1设置了某个值，通知另外的线程2)

1. std::aysnc和std::future

        std::future期待一个返回，从一个异步调用的角度来说，future更像是执行函数的返回值，C++标准库使用std::future为一次性事件建模，如果一个事件需要等待特定的一次性事件，那么这线程可以获取一个future对象来代表这个事件。

        异步调用往往不知道何时返回，但是如果异步调用的过程需要同步，或者说后一个异步调用需要使用前一个异步调用的结果。这个时候就要用到future。把future当做异步函数的返回值。

        线程可以周期性的在这个future上等待一小段时间，检查future是否已经ready，如果没有，该线程可以先去做另一个任务，一旦future就绪，该future就无法复位（无法再次使用这个future等待这个事件），所以future代表的是一次性事件。

future的类型

在库的头文件中声明了两种future，唯一future（std::future）和共享future（std::shared_future）。

这两个是参照std::unique_ptr和std::shared_ptr设立的，前者的实例是仅有的一个指向其关联事件的实例，而后者可以有多个实例指向同一个关联事件，当事件就绪时，所有指向同一事件的std::shared_future实例会变成就绪。

future的使用

跟thread类似，async允许你通过将额外的参数添加到调用中，来将附加参数传递给函数。如果传入的函数指针是某个类的成员函数，则还需要将类对象指针传入（直接传入，传入指针，或者是std::ref封装）。

默认情况下，std::async是否启动一个新线程，或者在等待future时，任务是否同步运行都取决于你给的参数。这个参数为std::launch类型

std::launch::async，表明函数会在创建的新线程上运行。
std::launch::defered表明该函数会被延迟调用，直到在future上调用get()或者wait()为止。
std::launch::sync = std::launch::defered，表明该函数会被延迟调用

4.std::launch::any = std::launch::defered | std::launch::async，表明该函数会被延迟调用，调用时在新线程上运行

std::future和std::aysnc的使用Demo

//future
#include <iostream>
#include <future>
#include <thread>
using namespace std;

int find_result_to_add()
{
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5)); // 用来测试异步延迟的影响
    std::cout << "find_result_to_add" << std::endl;
    return 1 + 1;
}

int find_result_to_add2(int a, int b)
{
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5)); // 用来测试异步延迟的影响
    return a + b;
}

void do_other_things()
{
    std::cout << "do_other_things" << std::endl;
//    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));
}

int main()
{
//    std::future<T>                     std::async是异步线程
//三种方式
     std::future<int> result = std::async(std::launch::async, find_result_to_add);  //表明函数会在自己创建的线程上运行,不会阻塞当前线程
 //  std::future<decltype (find_result_to_add())> result = std::async(find_result_to_add);
 //  auto result = std::async(find_result_to_add);  // 推荐的写法
     do_other_things();
     std::cout << "result: " << result.get() << std::endl;  // 延迟是否有影响？ 阻塞等待find_result_to_add返回值

//需要传递参数
//   std::future<decltype(find_result_to_add2(int, int))> result2 = std::async(find_result_to_add2, 10, 20); //错误
     std::future<decltype (find_result_to_add2(0, 0))> result2 = std::async(find_result_to_add2, 10, 20);
 //  auto result2 = std::async(find_result_to_add2, 10, 20);  // 推荐的写法
     std::cout << "result2: " << result2.get() << std::endl;  // 延迟是否有影响？ 阻塞等待find_result_to_add2返回值

     std::cout << "main finish" << endl;
    return 0;
}

2. std::packaged_task

如果说std::async和std::feature还是分开看的关系的话，那么std::packaged_task就是将任务和feature绑定在一起的模板，是一种封装对任务的封装。

可以通过std::packaged_task对象获取任务相关联的feature，调用get_future()方法可以获得std::packaged_task对象绑定的函数的返回值类型的future。std::packaged_task的模板参数是函数签名。

std::packaged_task的使用Demo

//-package_task
#include <iostream>
#include <future>
#include <thread>

using namespace std;

int add(int a, int b, int c)
{
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
    std::cout << "call addn";
    return a + b + c;
}

void do_other_things()
{
    std::cout << "do_other_things" << std::endl;
}

int main()
{
    std::packaged_task<int(int, int, int)> task(add);  // 1. 封装任务，还没有运行
//    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2)); // 用来测试异步延迟的影响

    do_other_things();
    std::future<int> result = task.get_future(); // 这里运行吗？这里只是获取 future
    // 这里才真正运行
     task(1, 1, 2);   //必须要让任务执行，否则在get()获取future的值时会一直阻塞
     std::cout << "result:" << result.get() << std::endl;
     std::cout << "end" << std::endl;
    return 0;
}

3. std::promise

std::promise提供了一种设置值的方式，它可以在这之后通过相关联的std::future对象进行读取。换种说法，之前已经说过std::future可以读取一个异步函数的返回值了，那么这个std::promise就提供一种方式手动让future就绪。

线程在创建promise的同时会获得一个future，然后将promise传递给设置他的线程，当前线程则持有future，以便随时检查是否可以取值。

std::promise的使用Demo

//promise
// std::promise和std::future配合，可以在线程之间传递数据。
#include <future>
#include <string>
#include <thread>
#include <iostream>
using namespace std;

void print1(std::promise<std::string>& p)
{
    std::cout << "print1 sleep" << std::endl;
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    p.set_value("set string"); // 相当于返回future的结果
}

void print2(std::promise<int>& p)
{
    std::cout << "print2 sleep" << std::endl;
    p.set_value(1);
}

void do_some_other_things()
{
    std::cout << "do_some_other_things" << std::endl;
}

int main()
{
    std::cout << "main1 -------------" << std::endl;
    std::promise<std::string> promise;  // 注意类型:

    std::future<std::string> result = promise.get_future(); // future

    std::thread t(print1, std::ref(promise));  // 线程设置 传引用std::ref
    do_some_other_things();
    std::cout << "wait get result" << std::endl;
    std::cout <<"result " << result.get() << std::endl; // 在主线程等待 promise的返回 result set string
    t.join();

    std::cout << "nnmain2 -------------" << std::endl;
    std::promise<int> promise2;

    std::future<int> result2 = promise2.get_future();
    std::thread t2(print2, std::ref(promise2));
    do_some_other_things();
    std::cout << "result2 " << result2.get() << std::endl;
    t2.join();
    return 0;
}

总结

future的表现为期望，当前线程持有future时，期望从future获取到想要的结果和返回，可以把future当做异步函数的返回值。

promise是一个承诺，当线程创建了promise对象后，这个promise对象向线程承诺他必定会被人设置一个值，和promise相关联的future就是获取其返回的手段。