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C++异步(1)

news 2025/5/26 7:06:45

什么是异步?

异步就是多个线程是同时执行的，与之相对的就是线程同步，二者都应用在并发的场景上。

异步的特点

异步执行的任务无需等待其他任务完成，其本身是通过非阻塞的方式执行的，不依赖前驱任务，通常用于IO密集型场景。

非阻塞：线程不会被其他线程阻塞；

回调或事件驱动：

1、可以通过最直接采用策略执行回调函数，自动创建和管理线程；

2、还可以通过primise收到那个执行线程设置future的异步结果；

未来类--future

future简单来说就是存储线程结果的一个模版类，我们可以通过其get方法获取其异步编程结果的值；

async策略

执行策略:launch::async代表的是立刻在当前线程处执行异步回调函数；

//执行线程回调函数
double func(){cout<<"我是线程回调函数"<<endl; return 6.6;
}void testfuture(){future<double> ret=async(launch::async,func);//立即执行的策略cout<<"开始睡眠"<<endl;sleep(2);auto res=ret.get();cout<<"future:"<<res<<endl; 
}

其中ret接收的就是异步线程回调函数的返回值;

deferred策略

该执行策略代表的是延迟执行，也就是主线程执行到async函数时不会立刻触发执行异步回调函数，而是在后续调用future的get方法时才会触发执行回调函数；

#pragma once 
#include <future>
#include <iostream>
#include <unistd.h>
using namespace std; //执行线程回调函数
double func(){cout<<"我是线程回调函数"<<endl; return 6.6;
}void testfuture2(){future<double>ret=async(launch::deferred,func);//延迟执行策略cout<<"开始睡眠"<<endl;sleep(2);auto res=ret.get();cout<<"future:"<<res<<endl; 
}

这段程序的执行结果就是先打印“开始睡眠“，然后睡眠2s，执行到get处，才执行回调函数，打印"我是线程回调函数"，返回res获取返回值6.6，最后打印"future:6.6";

Promise(承诺未来值)

Promise也是一个模版类，通常配合future使用，用于在线程间传递数据或同步异步操作的结果

解决的问题

(1) 线程间结果的传递

普通线程函数只能通过参数传递输入数据，但无法直接返回计算结果（除非使用全局变量或指针，但这不够安全）。

promise 提供了一种安全、标准化的方式，让一个线程（生产者）可以设置一个值，而另一个线程（消费者）可以通过 future 获取这个值。

(2) 异步操作的同步

在异步编程中，我们可能需要等待某个线程完成任务并获取其结果，而 promise/future 提供了一种线程安全的等待机制，避免了手动使用条件变量或锁。

(3) 异常传递

如果一个线程在执行过程中抛出异常，可以通过 promise 将异常传递给 future，让调用方能够捕获并处理它。

实现方案

promise+move

#include <iostream>
#include <future>
#include <thread>using namespace std;void task(promise<int> pro) {pro.set_value(666);
}int main() {promise<int>ff;//绑定future和promisefuture<int>fut = ff.get_future();thread t(task,move(ff));//获取结果cout <<"异步future:"<< fut.get() << endl;t.join();return 0;
}

这种方案是比较安全的，因为没有使用指针和引用，关键点在于，中间变量作为参数，回调执行完就会释放掉参数pro；

那么问题来了，回调执行完就会释放掉pro，那future还能获取结果吗?

答案是可以的!future从promise读取结果的过程在于set_value写入，执行回调之前future和prommise已经绑定了共享的关系，而set_value就会同步数据给future;即便是后续参数pro和主线程的ff都无效了，future依旧可以获取到正确的结果；

promise+ref

#include <iostream>
#include <future>
#include <thread>using namespace std;void task(promise<int>& pro) {pro.set_value(666);
}int main() {promise<int>ff;//绑定future和promisefuture<int>fut = ff.get_future();thread t(task,ref(ff));//获取结果cout <<"异步future:"<< fut.get() << endl;t.join();return 0;
}