std::async和std::future用于异步任务执行与结果获取,前者启动任务并返回future对象,后者通过get()获取结果或异常,支持指定启动策略,并可用于并行处理多个任务。

在C++11中,std::async 和 std::future 提供了一种简单的方式来启动异步任务并获取其结果。它们位于 头文件中,是处理并发编程的重要工具。
基本概念
std::async 用于启动一个异步任务,可以看作是一个“自动包装的线程”,它会在后台执行某个函数。
std::future 是一个占位符对象,用来在未来某个时间点获取异步操作的结果。
当你调用 std::async,它会返回一个 std::future 对象,你可以通过调用该对象的 get() 方法来获取结果。如果结果还没准备好,get() 会阻塞直到结果可用。
使用示例:基本异步计算
下面是一个简单的例子,演示如何使用 std::async 计算两个大数的和,并通过 std::future 获取结果:
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#include #include #includeint heavy_computation(int a, int b) {std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2)); // 模拟耗时操作return a + b;}
int main() {// 启动异步任务std::future future_result = std::async(heavy_computation, 100, 200);
std::cout << "正在执行其他操作...n";// 获取结果(等待完成)int result = future_result.get();std::cout << "计算结果: " << result << "n";return 0;
}
指定启动策略
std::async 支持两种启动策略:
std::launch::async:强制异步运行(创建新线程)std::launch::deferred:延迟运行,直到调用 get() 或 wait() 时才在当前线程执行
默认情况下,std::async 使用 std::launch::async | std::launch::deferred,表示由系统决定。
如果你想确保任务在新线程中运行:
std::future future_result = std::async( std::launch::async, heavy_computation, 100, 200);
如果你希望延迟执行(用于优化或调试):
std::future future_result = std::async( std::launch::deferred, heavy_computation, 100, 200);
多个异步任务并行处理
你也可以同时启动多个异步任务,然后分别获取结果:
#include #include #includeint square(int x) {std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(500));return x * x;}
int main() {std::vector<std::future> futures;
for (int i = 1; i <= 5; ++i) { futures.push_back(std::async(square, i));}for (auto& fut : futures) { std::cout << fut.get() << " ";}std::cout << "n";return 0;
}
输出:
1 4 9 16 25
异常处理
如果异步任务抛出异常,这个异常会被捕获并存储。当你调用 future 的 get() 时,异常会重新抛出。
std::future f = std::async([]{ throw std::runtime_error("出错了!");});try {f.get();} catch (const std::exception& e) {std::cout << "捕获异常: " << e.what() << "n";}
注意事项
每个 future 只能调用一次 get(),多次调用会导致未定义行为。如果不调用 get() 或 wait(),某些实现可能会阻塞在析构函数中(特别是使用 deferred 策略时)。std::async 的资源管理依赖于 future 的生命周期,不要提前销毁 future。
基本上就这些。std::async 和 std::future 非常适合用于简单的异步任务,不需要手动管理线程。对于更复杂的场景(如线程池),可能需要结合 std::promise、std::packaged_task 或直接使用 std::thread。
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