C++中，std::async 一个用于异步编程的工具

在C++中，std::async 是一个用于异步编程的工具，它允许你在一个单独的线程中执行任务，并返回一个 std::future 对象，通过这个对象可以获取任务的结果或者检查任务的状态。

基本用法1

lambda 表达式

#include <iostream>
#include <future>
#include <chrono>

int main() {
    // 使用 std::async 创建一个异步任务
    auto future_result = std::async(std::launch::async, []{
        std::cout << "Task is running in a separate thread." << std::endl;
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
        return 42;  // 返回值
    });

    // 主线程继续执行其他操作
    std::cout << "Main thread continues to execute." << std::endl;

    // 等待异步任务完成并获取结果
    int result = future_result.get();
    std::cout << "Result from async task: " << result << std::endl;

    return 0;
}

解释

• std::launch::async: 强制任务在独立的线程中运行。
• std::launch::deferred: 延迟执行任务，直到调用 future::get() 或 future::wait()。
• std::launch::async | std::launch::deferred: 允许实现选择如何执行任务（默认行为）。

基本用法2

基本函数及传入函数值

#include <iostream>
#include <future>
#include <chrono>

// 定义一个简单的异步函数
int calculate(int x) {
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));  // 模拟耗时操作
    return x * x;  // 返回平方值
}

int main() {
    // 使用 std::async 启动异步任务
    auto future_result = std::async(std::launch::async, calculate, 5);

    // 主线程继续执行其他操作
    std::cout << "Main thread continues to execute." << std::endl;

    // 等待异步任务完成并获取结果
    try {
        int result = future_result.get();  // 获取异步任务的返回值
        std::cout << "Result from async task: " << result << std::endl;
    } catch (const std::exception& e) {
        std::cerr << "Exception caught: " << e.what() << std::endl;
    }

    return 0;
}

输出示例

Main thread continues to execute.
Task is running in a separate thread.
Result from async task: 25

解释

1. 异步函数定义: calculate 是一个普通的函数，接受一个整数参数并返回其平方值。
2. 启动异步任务: 使用 std::async 启动异步任务，传入 calculate 函数及其参数 5。
3. 主线程继续执行: 在等待异步任务完成的同时，主线程可以继续执行其他操作。
4. 获取结果: 使用 future_result.get() 等待异步任务完成并获取返回值。

特点

1. 线程管理: std::async 自动管理线程生命周期，简化了多线程编程。
2. 结果获取: 可以通过 std::future 获取异步任务的结果。
3. 异常处理: 如果异步任务抛出异常，可以通过 std::future 的 get() 方法捕获。

注意事项

• std::async 并不保证一定创建新线程，具体行为取决于实现和参数设置。

• 使用 std::future 的 get() 方法可能会阻塞当前线程，直到异步任务完成。

• 异常处理: 如果异步任务抛出异常，future::get() 会重新抛出该异常，因此建议使用 try-catch 块来捕获异常。

• 线程安全: 如果多个线程访问共享资源，确保采取适当的同步措施。