C++并发与多线程（高级函数async）

async

在 C++ 中，async 关键字用于实现异步编程，它允许你定义异步操作，这些操作可以在后台执行，而不会阻塞当前线程。这是 C++11 引入的特性，与 std::async 函数和 std::future 类一起使用。与thread函数模板的区别在于async可以有返回值，thread无返回值。

简单入门

// ConsoleApplication10.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//#include <iostream>
#include <vector>
#include <map>
#include <string>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <cstdint>
#include <future>#include <list>
using  namespace std;int mythread()
{cout << "func " << "  threadid = " << this_thread::get_id() << " start " << endl << endl;std::chrono::milliseconds dura(3000);std::this_thread::sleep_for(dura);cout << "func " << "  threadid = " << this_thread::get_id() <<" end " << endl << endl;return 5;}int main()
{cout << "=========================================== " << " threadid = " << this_thread::get_id() << endl << endl;std::future<int> ret =  std::async(mythread);cout << ret.get() << endl; //堵塞获取值,注意：get函数只能调用一次，不能多次调用//注意：如果不写get，程序会等子线程退出后在自行退出cout << "=========================================== " << " threadid = " << this_thread::get_id() << endl << endl;return 0;
}

中级过度

// ConsoleApplication10.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//#include <iostream>
#include <vector>
#include <map>
#include <string>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <cstdint>
#include <future>#include <list>
using  namespace std;class A
{
public:int mythread(int myint){cout << "func " << "  threadid = " << this_thread::get_id() << " start " << endl << endl;cout << "myint = " << myint << endl;std::chrono::milliseconds dura(3000);std::this_thread::sleep_for(dura);cout << "func " << "  threadid = " << this_thread::get_id() << " end " << endl << endl;return 5;}
};int main()
{cout << "=========================================== " << " threadid = " << this_thread::get_id() << endl << endl;A a;int num = 100;std::future<int> ret =  std::async(&A::mythread,&a,num);//传入可调用对象 &a == std::ref(a)都是引用传递 相当于传递了this指针。cout << ret.get() << endl; //堵塞获取值cout << "=========================================== " << " threadid = " << this_thread::get_id() << endl << endl;return 0;
}

高手使用

在 C++ 中，std::async 函数用于启动一个异步任务，并且可以与 std::launch 策略一起使用来控制任务的执行方式。std::launch 是 std::launch 枚举的一个值，它指示 std::async 以延迟（deferred）的方式执行给定的可调用对象。

当你使用 std::launch::deferred 时，std::async 将立即返回一个 std::future 对象，但不会立即执行传入的函数或函数对象。相反，函数的执行被延迟，直到你显式地请求结果，通常是通过调用 std::future::get 方法。这允许你在不阻塞当前线程的情况下启动异步操作。

意思就是说在调用get的函数，才开始执行程序，且是在主线程执行的，不调用的话函数不会运行。        

// ConsoleApplication10.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//#include <iostream>
#include <vector>
#include <map>
#include <string>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <cstdint>
#include <future>#include <list>
using  namespace std;class A
{
public:int mythread(int myint){cout << "func " << "  threadid = " << this_thread::get_id() << " start " << endl << endl;cout << "myint = " << myint << endl;std::chrono::milliseconds dura(3000);std::this_thread::sleep_for(dura);cout << "func " << "  threadid = " << this_thread::get_id() << " end " << endl << endl;return 5;}
};int main()
{cout << "=========================================== " << " threadid = " << this_thread::get_id() << endl << endl;A a;int num = 100;std::future<int> ret =  std::async(std::launch::async|std::launch::deferred,&A::mythread,&a,num);//传入可调用对象 &a == std::ref(a)都是引用传递 相当于传递了this指针。cout << ret.get() << endl; //堵塞获取值cout << "=========================================== " << " threadid = " << this_thread::get_id() << endl << endl;return 0;
}

package_task

在 C++ 中，std::packaged_task 是一个类模板，它用于包装任何可调用对象（如函数、lambda 表达式、函数对象等），以便它可以被异步调用。它的返回值或抛出的异常被存储在一个共享状态中，可以通过 std::future 对象访问。std::packaged_task 与 std::future 结合使用时，可以轻松管理异步操作。

以下是如何使用 std::packaged_task 的基本步骤：

1. 创建 std::packaged_task 对象：你可以创建一个 std::packaged_task 对象，并将一个可调用对象（如函数或 lambda 表达式）传递给它。

2. 获取 std::future 对象：通过调用 get_future() 方法，你可以获取一个 std::future 对象，该对象可以用来获取异步操作的结果。

3. 启动异步任务：你可以通过在新的线程中调用 std::packaged_task 对象来启动异步任务。

4. 等待结果：使用 std::future 对象的 get() 方法来等待异步操作完成并获取结果。

简单入门

// ConsoleApplication10.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//#include <iostream>
#include <vector>
#include <map>
#include <string>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <cstdint>
#include <future>#include <list>
using  namespace std;int mythread(int myint)
{cout << "func " << "  threadid = " << this_thread::get_id() << " start " << endl << endl;cout << "myint = " << myint << endl;std::chrono::milliseconds dura(3000);std::this_thread::sleep_for(dura);cout << "func " << "  threadid = " << this_thread::get_id() << " end " << endl << endl;return 5;}int main()
{cout << "=========================================== " << " threadid = " << this_thread::get_id() << endl << endl;//std::packaged_task类模板std::packaged_task<int(int)>mypt(mythread); //把函数mytherad通过package_task包装std::thread t1(std::ref(mypt),120);t1.join(); //这里的join不可以省略
//执行完毕future<int>ret = mypt.get_future(); //获取到future对象。cout << "fun finish ret = " << ret.get() << endl;cout << "=========================================== " << " threadid = " << this_thread::get_id() << endl << endl;return 0;
}

 中级过度

// ConsoleApplication10.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//#include <iostream>
#include <vector>
#include <map>
#include <string>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <cstdint>
#include <future>#include <list>
using  namespace std;int mythread(int myint)
{cout << "func " << "  threadid = " << this_thread::get_id() << " start " << endl << endl;cout << "myint = " << myint << endl;std::chrono::milliseconds dura(3000);std::this_thread::sleep_for(dura);cout << "func " << "  threadid = " << this_thread::get_id() << " end " << endl << endl;return 5;}int main()
{cout << "=========================================== " << " threadid = " << this_thread::get_id() << endl << endl;//std::packaged_task类模板std::packaged_task<int(int)>mypt([](int num) { cout << "func " << "  threadid = " << this_thread::get_id() << " start " << endl << endl;cout << "myint = " << num << endl;std::chrono::milliseconds dura(3000);std::this_thread::sleep_for(dura);cout << "func " << "  threadid = " << this_thread::get_id() << " end " << endl << endl;return 5;}); //把函数mytherad通过package_task包装mypt(300); //包装对象可以直接调用。，在主线程执行，未创建线程//执行完毕future<int>ret = mypt.get_future(); //获取到future对象。cout << "fun finish ret = " << ret.get() << endl;cout << "=========================================== " << " threadid = " << this_thread::get_id() << endl << endl;return 0;
}

 高手使用

// ConsoleApplication10.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//#include <iostream>
#include <vector>
#include <map>
#include <string>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <cstdint>
#include <future>#include <list>
using  namespace std;class A
{
public:int mythread(int myint){cout << "func " << "  threadid = " << this_thread::get_id() << " start " << endl << endl;cout << "myint = " << myint << endl;std::chrono::milliseconds dura(3000);std::this_thread::sleep_for(dura);cout << "func " << "  threadid = " << this_thread::get_id() << " end " << endl << endl;return 5;}
};int mythread(int myint)
{cout << "func " << "  threadid = " << this_thread::get_id() << " start " << endl << endl;cout << "myint = " << myint << endl;std::chrono::milliseconds dura(3000);std::this_thread::sleep_for(dura);cout << "func " << "  threadid = " << this_thread::get_id() << " end " << endl << endl;return 5;}vector<std::packaged_task<int(int)> > mystatsks;int main()
{cout << "=========================================== " << " threadid = " << this_thread::get_id() << endl << endl;//std::packaged_task类模板std::packaged_task<int(int)>mypt([](int num) { cout << "func " << "  threadid = " << this_thread::get_id() << " start " << endl << endl;cout << "myint = " << num << endl;std::chrono::milliseconds dura(3000);std::this_thread::sleep_for(dura);cout << "func " << "  threadid = " << this_thread::get_id() << " end " << endl << endl;return 5;}); //把函数mytherad通过package_task包装cout << "mypt.valid = " << mypt.valid() << endl;//mystatsks.push_back( (mypt) ); //默认是调用拷贝构造，此处内部被删除了mystatsks.push_back(std::move(mypt)); //移动到容器中。 mypt就无效了cout << "mypt.valid = " << mypt.valid() << endl;std::packaged_task<int(int)>mypt2;auto it = mystatsks.begin(); //获取第一个元素mypt2 = std::move(*it); //移动到mypt2cout <<"mystsks.size() = "<< mystatsks.size() << endl;mystatsks.erase(it);mypt2(123);std::future<int>ret =mypt2.get_future() ;cout << "ret = " << ret.get();cout << "=========================================== " << " threadid = " << this_thread::get_id() << endl << endl;return 0;
}

promise

在 C++11 及以后的版本中，std::promise 是一个模板类，它提供了一种方式来存储值或异常，并且可以在稍后某个时刻通过 std::future 对象访问这些值或异常。std::promise 通常与 std::future 一起使用，以实现线程间的数据传递或同步。

以下是 std::promise 的一些关键特点和用法：

1. 存储值：std::promise 可以存储一个值，这个值可以是任何类型，包括自定义类型。

2. 存储异常：如果 std::promise 存储了一个异常，那么当 std::future 对象尝试获取值时，这个异常会被抛出。

3. 设置值：一旦 std::promise 被设置（通过 set_value 或 set_value_at_thread 方法），它就不能再次被设置。如果尝试再次设置，将抛出 std::future_error 异常。

4. 获取值：std::future 对象使用 get 方法从关联的 std::promise 获取值。如果 std::promise 存储了异常，get 将抛出这个异常。

5. 等待：std::future 对象可以使用 wait 或 wait_for 方法等待 std::promise 设置值。

6. 移动语义：std::promise 对象可以被移动，但不能被复制。

其他线程使用可以参数我主页中的 C语言：高级并发操作（线程）文章。