原始C++标准仅支持单线程编程。新的C++标准(称为C++11或C++0x)于2011年发布。在C++11中，引入了新的线程库。因此运行本文程序需要C++至少符合C++11标准。
文章目录
9 async教程和示例
9.1 什么是std::async()
9.2 需要std::async()
9.3 使用函数指针作为回调调用std::async
9.4 参考
9 async教程和示例
在本文中，我们将讨论如何在C++11中使用std::async异步执行任务。std::async在c++11中引入。
9.1 什么是std::async()
std::async()是一个函数模板，它接受回调(即函数或函数对象)作为参数，并有可能异步执行它们。
template <class Fn, class... Args>
future<typename result_of<Fn(Args...)>::type> async (launch policy, Fn&& fn, Args&&... args);
std::async返回一个std::future<T>，该值存储由std::async()执行的函数对象返回的值。函数期望的参数可以在函数指针参数之后作为参数传递给std::async()。
std::async中的第一个参数是启动策略，它控制std::async的异步行为。我们可以使用3种不同的启动策略创建std::async，即：
- std::launch::async。它保证了异步行为，即传递的函数将在单独的线程中执行。
std::launch::deferred。非异步行为，即当其他线程将来调用get()以访问共享状态时，将调用Function。
std::launch::async | std::launch::deferred。它是默认行为。使用此启动策略，它可以异步运行或不异步运行，具体取决于系统上的负载。但是我们无法控制它。
如果我们不指定启动策略。它的行为类似于std::launch::async | std::launch::deferred。
在本文中，我们将使用std::launch::async启动策略。
我们可以在std::async中传递任何回调，即
函数指针
函数对象
Lambda函数
让我们通过一个例子来了解std::async的需求。
9.2 需要std::async()
假设我们必须从数据库中获取一些数据(字符串)，并从文件系统中的文件中获取一些数据。然后，我需要合并两个字符串并进行打印。在一个线程中，我们将这样做：
#include <iostream>
#include <string>
#include <chrono>
#include <thread>
using namespace std::chrono;
std::string fetchDataFromDB(std::string recvdData)
{
// Make sure that function takes 5 seconds to complete
// 等待五秒
std::this_thread::sleep_for(seconds(5));
// Do stuff like creating DB Connection and fetching Data
// 做一些事情，比如创建数据库连接和获取数据
return "DB_" + recvdData;
}
std::string fetchDataFromFile(std::string recvdData)
{
// Make sure that function takes 5 seconds to complete
std::this_thread::sleep_for(seconds(5));
// Do stuff like fetching Data File
// 获取数据
return "File_" + recvdData;
}
int main()
{
// Get Start Time
// 获得开始时间
system_clock::time_point start = system_clock::now();
// Fetch Data from DB
// 从数据库中获得数据
std::string dbData = fetchDataFromDB("Data");
// Fetch Data from File
// 从文件中获得数据
std::string fileData = fetchDataFromFile("Data");
// Get End Time
auto end = system_clock::now();
// 获得运行时间
auto diff = duration_cast <std::chrono::seconds> (end - start).count();
std::cout << "Total Time Taken = " << diff << " Seconds" << std::endl;
// Combine The Data
// 组合数据
std::string data = dbData + "::" + fileData;
// Printing the combined Data
// 打印数据
std::cout << "Data = " << data << std::endl;
return 0;
}
输出为：
Total Time Taken = 10 Seconds
Data = DB_Data::File_Data
由于fetchDataFromDB()和 fetchDataFromFile()这两个函数 均需要5秒钟，并且都在单个线程中运行，因此，总耗时将为10秒钟。
现在，从数据库和文件中获取数据是相互独立的，而且非常耗时。因此，我们可以并行运行它们。一种方法是创建一个新线程，将promise作为线程函数的参数传递，并在调用线程中从关联的std::future对象获取数据。另一种简单的方法是使用std::async。
9.3 使用函数指针作为回调调用std::async
现在让我们修改上面的代码，并使用std::async()异步调用fetchDataFromDB()，即
std::future<std::string> resultFromDB = std::async(std::launch::async, fetchDataFromDB, "Data");
// Do Some Stuff
//Fetch Data from DB
// Will block till data is available in future<std::string> object.
std::string dbData = resultFromDB.get();
std::async()做以下事情，它会自动为我们创建一个线程(或从内部线程池中选择)和一个promise对象。然后将std::promise对象传递给线程函数，并返回关联的std::future对象。当我们传递的参数函数退出时，其值将在此promise对象中设置，因此最终返回值将在std::future对象中可用。现在更改上面的示例，并使用std::async从数据库异步读取数据，即
#include <iostream>
#include <string>
#include <chrono>
#include <thread>
#include <future>
using namespace std::chrono;
std::string fetchDataFromDB(std::string recvdData)
{
// Make sure that function takes 5 seconds to complete
std::this_thread::sleep_for(seconds(5));
//Do stuff like creating DB Connection and fetching Data
return "DB_" + recvdData;
}
std::string fetchDataFromFile(std::string recvdData)
{
// Make sure that function takes 5 seconds to complete
std::this_thread::sleep_for(seconds(5));
//Do stuff like fetching Data File
return "File_" + recvdData;
}
int main()
{
// Get Start Time
system_clock::time_point start = system_clock::now();
// 异步执行
std::future<std::string> resultFromDB = std::async(std::launch::async, fetchDataFromDB, "Data");
//Fetch Data from File
std::string fileData = fetchDataFromFile("Data");
//Fetch Data from DB
// Will block till data is available in future<std::string> object.
std::string dbData = resultFromDB.get();
// Get End Time
auto end = system_clock::now();
auto diff = duration_cast <std::chrono::seconds> (end - start).count();
std::cout << "Total Time Taken = " << diff << " Seconds" << std::endl;
//Combine The Data
std::string data = dbData + "::" + fileData;
//Printing the combined Data
std::cout << "Data = " << data << std::endl;
return 0;
}
输出为：
Total Time Taken = 5 Seconds
Data = DB_Data::File_Data
现在只需要5秒钟，便可执行完程序。
此外我们还有两种方式实现同样的功能
使用函数对象作为回调调用std::async
/*
* Function Object
*/
struct DataFetcher
{
std::string operator()(std::string recvdData)
{
// Make sure that function takes 5 seconds to complete
std::this_thread::sleep_for(seconds(5));
//Do stuff like fetching Data File
return "File_" + recvdData;
}
};
//Calling std::async with function object
std::future<std::string> fileResult = std::async(DataFetcher(), "Data");
使用Lambda函数作为回调调用std::async
//Calling std::async with lambda function
std::future<std::string> resultFromDB = std::async([](std::string recvdData) {
std::this_thread::sleep_for(seconds(5));
//Do stuff like creating DB Connection and fetching Data
return "DB_" + recvdData;
}, "Data");
9.4 参考
https://thispointer.com/c11-multithreading-part-9-stdasync-tutorial-example/