用C++11的std::async代替线程的创建

     c++11中增加了线程，使得我们可以非常方便的创建线程，它的基本用法是这样的： 

void f(int n);std::thread t(f, n + 1);t.join();

     但是线程毕竟是属于比较低层次的东西，有时候使用有些不便，比如希望获取线程函数的返回结果的时候，就不能直接通过thread.join()得到结果。这时候就必须定义一个变量，在线程函数中去给这个变量赋值，然后join，最后得到结果，这个过程是比较繁琐的。C++11还提供了异步接口std::async，通过这个异步接口可以很方便地获取线程函数的执行结果。

     std::async会自动创建一个线程去执行线程函数，它返回一个std::future，这个future中存储了线程函数返回的结果，当我们需要线程函数的结果时，直接从future中获取，非常方便。其实std::async提供的便利可不仅仅是这一点，它首先解耦了线程的创建和执行，使得开发者可以在需要的时候获取异步操作的结果；其次它还提供了线程的创建策略（比如可以通过延迟加载的方式去创建线程），使得开发者可以以多种方式去创建线程。

     在介绍async的具体用法以及为什么要用std::async代替线程的创建之前，先介绍一下std::future、std::promise和std::packaged_task。

 

std::future

　　std::future是一个非常有用也很有意思的东西。简单来说，std::future提供了一种访问异步操作结果的机制。从字面意思来理解，它表示未来。这个名字很贴切，因为一个异步操作是不可能马上就获取结果的，只能在未来的某个时候获取；但是我们可以以同步等待的方式来获取结果，可以通过查询future的状态（future_status）来获取异步操作的结果。future_status有三种状态：

• deferred：异步操作还没开始
• ready：异步操作已经完成
• timeout：异步操作超时

//查询future的状态std::future_status status;    do {        status = future.wait_for(std::chrono::seconds(1));        if (status == std::future_status::deferred) {            std::cout << "deferred\n";        } else if (status == std::future_status::timeout) {            std::cout << "timeout\n";        } else if (status == std::future_status::ready) {            std::cout << "ready!\n";        }    } while (status != std::future_status::ready); 

　 获取future结果有三种方式：

• get：等待异步操作结束并返回结果
• wait：等待异步操作完成，没有返回值
• wait_for是超时等待返回结果。

std::promise

　　std::promise为获取线程函数中的某个值提供便利：在线程函数中给外面传进来的promise赋值，当线程函数执行完成之后就可以通过promise获取该值了。值得注意的是取值是间接地通过promise内部提供的future来获取的。它的基本用法：
   

std::promise<int> pr;std::thread t([](std::promise<int>& p){ p.set_value_at_thread_exit(9); },std::ref(pr));std::future<int> f = pr.get_future();auto r = f.get();

std::packaged_task

　　std::packaged_task包装了一个可调用的目标（如function, lambda expression, bind expression, or another function object），以便异步调用。它和promise在某种程度上有点像，promise保存了一个共享状态的值，而packaged_task保存的是一个函数。它的基本用法： 

std::packaged_task<int()> task([](){ return 7; });std::thread t1(std::ref(task)); std::future<int> f1 = task.get_future(); auto r1 = f1.get();

std::promise，std::packaged_task和std::future的关系

     至此, 我们介绍了std::async相关的几个对象std::future、std::promise和std::packaged_task. 其中std::promise和std::packaged_task的结果最终都是通过其内部的future返回的。

     std::future提供了一个访问异步操作结果的机制，它和线程是一个级别的，属于低层次的对象，在它之上高一层的是std::packaged_task和std::promise，它们内部都有future以便访问异步操作结果。std::packaged_task包装的是一个异步操作，而std::promise包装的是一个值；都是为了方便异步操作的。有时需要获取线程中的某个值，这时就用std::promise，而有时需要获取一个异步操作的返回值，这时就用std::packaged_task。

用std::async代替线程的创建

　　std::async是来帮忙的，帮忙封装，让以上三个对象默契地工作。大致的工作过程如下：std::async先将异步操作用std::packaged_task包装起来，然后将异步操作的结果放到std::promise中，这个过程就是创造未来的过程；外面再通过future.get/wait来获取这个未来的结果。不用再想到底该怎么用std::future、std::promise和std::packaged_task了，std::async已经帮你搞定一切了！
 

　　现在来看看std::async的原型async(std::launch::async | std::launch::deferred, f, args...)。

• 第一个参数是线程的创建策略，有两种策略，默认的策略是立即创建线程：
  • std::launch::async：在调用async就开始创建线程。
  • std::launch::deferred：延迟加载方式创建线程。调用async时不创建线程，直到调用了future的get或者wait时才创建线程。
• 第二个参数是线程函数
• 第三个参数是线程函数的参数

std::async基本用法：

#include <future>#include <iostream>int main() {    std::future<int> f1 = std::async(std::launch::async, [](){ return 8; });     std::cout << f1.get() << std::endl;  //output: 8         std::future<void> f2 = std::async(std::launch::async, [](){ std::cout << 8 << std::endl; });     f2.wait(); //output: 8         std::future<int> future = std::async(std::launch::async, [](){             std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(3));            return 8;          });          std::cout << "waiting...\n";    std::future_status status;    do {        status = future.wait_for(std::chrono::seconds(1));                if (status == std::future_status::deferred) {            std::cout << "deferred\n";        } else if (status == std::future_status::timeout) {            std::cout << "timeout\n";        } else if (status == std::future_status::ready) {            std::cout << "ready!\n";        }    } while (status != std::future_status::ready);         std::cout << "result is " << future.get() << std::endl;}

可能的结果：

88waiting...timeouttimeoutready!result is 8

总结：

　　std::async是更高层次上的异步操作，使我们不用关注线程创建内部细节，就能方便的获取异步执行状态和结果，还可以指定线程创建策略，应该用std::async替代线程的创建，让它成为我们做异步操作的首选。