c++11多线程编程之std::async的介绍与实例

本节讨论下在C++11中怎样使用std::async来执行异步task。 C++11中引入了std::async 什么是std::async std::async()是一个接受回调(函数或函数对象)作为参数的函数模板，并有可能异步执行它们. template<class> future<typename>::type> async(launch policy, Fn&& fn, Args&&...args); std::async返回一个 std::future<T>，它存储由 std::async()执行的函 在C++11标准库中，`std::async`是一个非常重要的工具，它允许程序员方便地执行异步任务。这个特性极大地增强了C++在多线程编程中的能力，尤其是在处理I/O密集型或计算密集型任务时。下面我们将深入探讨`std::async`的工作原理、启动策略以及如何在实际编程中应用。 `std::async`是一个函数模板，它接受一个启动策略（`launch policy`）和一个可调用对象（函数或函数对象）作为参数。返回值是一个`std::future`，这个`future`对象用于存储异步任务的结果。`std::async`的模板定义如下： ```cpp template <class Fn, class... Args> std::future<typename std::result_of<Fn(Args...)>::type> async(launch policy, Fn&& fn, Args&&... args); ``` 启动策略决定了`std::async`何时以及如何执行任务。有三种可能的策略： 1. `std::launch::async`：确保异步执行，即在新的线程中执行回调函数。 2. `std::launch::deferred`：延迟执行，直到首次尝试通过`std::future::get()`访问结果时才执行。 3. `std::launch::async | std::launch::deferred`（默认）：根据系统情况决定是立即异步执行还是延迟执行。 在实际应用中，`std::async`通常用于并发执行多个任务，以提高程序效率。例如，当我们需要从数据库和文件系统中获取数据时，这些操作通常是并行的，可以利用多线程同时进行。 以下是一个使用`std::async`的例子，演示如何并行获取数据库和文件系统数据： ```cpp #include <iostream> #include <string> #include <future> #include <chrono> #include <thread> std::string fetchDataFromDB(const std::string& recvData) { // 模拟5秒的延迟 std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5)); return "DB_" + recvData; } std::string fetchDataFromFile(const std::string& recvData) { // 模拟5秒的延迟 std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5)); return "File_" + recvData; } int main() { // 获取开始时间 auto start = std::chrono::system_clock::now(); // 异步获取数据库和文件系统数据 std::future<std::string> dbFuture = std::async(std::launch::async, fetchDataFromDB, "Data"); std::future<std::string> fileFuture = std::async(std::launch::async, fetchDataFromFile, "Data"); // 获取结束时间 auto end = std::chrono::system_clock::now(); auto diff = std::chrono::duration_cast<std::chrono::seconds>(end - start).count(); // 合并并打印数据 std::string dbData = dbFuture.get(); std::string fileData = fileFuture.get(); std::cout << "Total Time taken= " << diff << "Seconds" << std::endl; std::cout << "Data = " << dbData + " :: " + fileData << std::endl; return 0; } ``` 在这个例子中，`fetchDataFromDB`和`fetchDataFromFile`被异步执行，因此总耗时将少于10秒，因为它们是并行执行的。通过使用`std::async`，我们能够同时处理数据库和文件系统操作，显著提高了程序的执行效率。 除了函数指针，还可以使用成员函数指针、函数对象、lambda表达式等作为`std::async`的回调。这使得`std::async`在处理各种复杂场景时非常灵活。 总结来说，`std::async`是C++11多线程编程中一个强大的工具，它简化了异步任务的管理，提供了灵活的启动策略，并且能够方便地与`std::future`结合使用，以获取异步任务的结果。通过合理利用`std::async`，开发者可以编写出更加高效、并发友好的程序。