一个std::async的示例

目录

一、问题引出

二、关键点解释

1.生成随机数

2.异步启动两个操作

3.检查异步任务是否为延迟执行并轮询任务状态

4.等待所有任务完成并处理异常

三、总结

一、问题引出

从《c++标准库》（第2版）看到一个std::async的例子。演示了使用 std::async 和std::future的异步任务执行。

#include <future>
#include <thread>
#include <chrono>
#include <random>
#include <iostream>
#include <exception>
using namespace std;

void doSomething (char c)
{
    // random-number generator (use c as seed to get different sequences)
    default_random_engine dre(c);
    uniform_int_distribution<int> id(10,1000);
 
    // loop to print character after a random period of time
    for (int i=0; i<10; ++i) {
        this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(id(dre)));
        cout.put(c).flush();
    }
}

int main()
{
    cout << "starting 2 operations asynchronously" << endl;

    // start two loops in the background printing characters . or +
    auto f1 = async([]{ doSomething('.'); });
    auto f2 = async([]{ doSomething('+'); });

    // if at least one of the background tasks is running
    if (f1.wait_for(chrono::seconds(0)) != future_status::deferred ||
        f2.wait_for(chrono::seconds(0)) != future_status::deferred) {
        // poll until at least one of the loops finished
        while (f1.wait_for(chrono::seconds(0)) != future_status::ready &&
               f2.wait_for(chrono::seconds(0)) != future_status::ready) {
            //...;
            this_thread::yield();  // hint to reschedule to the next thread
        }
    }
    cout.put('\n').flush();

    // wait for all loops to be finished and process any exception
    try {
        f1.get();
        f2.get();
    }
    catch (const exception& e) {
        cout << "\nEXCEPTION: " << e.what() << endl;
    }
    cout << "\ndone" << endl;
}

二、关键点解释

1.生成随机数

• default_random_engine dre(c);：创建一个默认的随机数生成器 dre，并使用字符 c 作为种子。这样不同的调用会得到不同的随机数序列。

• uniform_int_distribution<int> id(10,1000);：创建一个均匀整数分布对象 id，用于生成范围在 10 到 1000 之间的随机整数。

2.异步启动两个操作

auto f1 = async([]{ doSomething('.'); });
auto f2 = async([]{ doSomething('+'); });

• std::async 是一个用于异步执行任务的函数模板。它会启动一个新的线程（或者使用线程池中的线程）来执行传入的可调用对象（这里是 lambda 表达式）。

• f1 和 f2 是 std::future 对象，用于获取异步操作的结果。这里的异步操作是调用 doSomething 函数，分别传入字符 . 和 +。

3.检查异步任务是否为延迟执行并轮询任务状态

if (f1.wait_for(chrono::seconds(0)) != future_status::deferred ||
    f2.wait_for(chrono::seconds(0)) != future_status::deferred) {
    while (f1.wait_for(chrono::seconds(0)) != future_status::ready &&
           f2.wait_for(chrono::seconds(0)) != future_status::ready) {
        this_thread::yield();  // hint to reschedule to the next thread
    }
}
cout.put('\n').flush();

• f1.wait_for(chrono::seconds(0)) 和 f2.wait_for(chrono::seconds(0))：检查 f1 和 f2 对应的异步任务的状态，chrono::seconds(0) 表示不等待，立即返回任务状态。

• future_status::deferred 表示任务是延迟执行的。如果至少有一个任务不是延迟执行的，则进入内层循环。

• 内层 while 循环会不断检查 f1 和 f2 的状态，直到至少有一个任务完成（状态为 future_status::ready）。

• this_thread::yield();：提示操作系统将当前线程的执行权让给其他线程，避免忙等待。

4.等待所有任务完成并处理异常

try {
    f1.get();
    f2.get();
}
catch (const exception& e) {
    cout << "\nEXCEPTION: " << e.what() << endl;
}

• f1.get() 和 f2.get()：阻塞当前线程，直到 f1 和 f2 对应的异步任务完成，并获取任务的结果。如果任务抛出异常，get() 函数会重新抛出该异常。

• catch (const exception& e)：捕获可能抛出的异常，并输出异常信息。

三、总结

这段代码的主要功能是异步启动两个任务，每个任务会随机暂停一段时间后输出一个字符，程序会等待至少一个任务完成，最后等待所有任务完成并处理可能的异常。