【C++】C++异步编程四剑客:future、async、promise和packaged_task详解

C++异步编程四剑客:future、async、promise和packaged_task详解

1. 引言

1.1 异步编程的重要性

在现代C++编程中,异步操作是提高程序性能和响应能力的关键技术。它允许程序在等待耗时操作(如I/O、网络请求或复杂计算)完成时继续执行其他任务,从而充分利用系统资源。

1.2 C++中的异步工具

C++11引入了强大的异步编程支持,主要包括四个核心组件:

  • std::future/std::shared_future:异步结果获取机制
  • std::async:简单的异步任务启动器
  • std::promise:异步结果提供者
  • std::packaged_task:可调用对象的包装器

2. std::future:异步结果的桥梁

2.1 基本概念

std::future是一个模板类,它提供了一种访问异步操作结果的机制。一个future对象通常与某个异步操作相关联,并可以在未来某个时刻获取该操作的结果。

2.2 主要功能

  • get():获取异步操作的结果(如果结果未就绪,会阻塞当前线程)
  • wait():等待异步操作完成
  • wait_for()/wait_until():带超时的等待

2.3 使用示例

#include <iostream>
#include <future>
#include <thread>int compute() {std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));return 42;
}int main() {std::future<int> result = std::async(std::launch::async, compute);std::cout << "Waiting for result..." << std::endl;std::cout << "Result: " << result.get() << std::endl;return 0;
}

3. std::async:简单的异步任务启动器

3.1 基本用法

std::async是启动异步任务的最简单方式,它返回一个std::future对象,通过该对象可以获取异步任务的结果。

3.2 启动策略

  • std::launch::async:强制在新线程中执行
  • std::launch::deferred:延迟执行,直到调用future.get()future.wait()
  • 默认策略:由实现决定

3.3 注意事项

  • 返回值std::future析构时会隐式等待
  • 不适合需要精细控制线程的场景

3.4 示例代码

auto future1 = std::async(std::launch::async, []{// 耗时计算return calculateSomething();
});auto future2 = std::async(std::launch::deferred, []{// 这个任务不会立即执行return calculateSomethingElse();
});// 只有调用get()时才会执行future2的任务
auto result = future1.get() + future2.get();

4. std::promise:手动设置异步结果

4.1 核心概念

std::promise允许显式地设置一个值或异常,这个值可以通过关联的std::future对象获取。

4.2 典型使用场景

  • 需要手动控制结果设置的时机
  • 跨线程回调
  • 复杂异步流程控制

4.3 基本用法

#include <iostream>
#include <future>
#include <thread>void compute(std::promise<int> prom) {try {int result = 42; // 模拟计算prom.set_value(result);} catch(...) {prom.set_exception(std::current_exception());}
}int main() {std::promise<int> prom;std::future<int> fut = prom.get_future();std::thread t(compute, std::move(prom));t.detach();std::cout << "Result: " << fut.get() << std::endl;return 0;
}

5. std::packaged_task:可调用对象的包装器

5.1 基本概念

std::packaged_task包装一个可调用对象(函数、lambda表达式、函数对象等),并允许异步获取该调用的结果。

5.2 主要特点

  • 将任务与结果获取分离
  • 可以像普通函数对象一样被调用
  • 适合需要将任务传递给线程池的场景

5.3 使用示例

#include <iostream>
#include <future>
#include <thread>
#include <deque>std::deque<std::packaged_task<int()>> task_queue;void worker_thread() {while (!task_queue.empty()) {auto task = std::move(task_queue.front());task_queue.pop_front();task(); // 执行任务}
}int main() {std::packaged_task<int()> task([]{return 42;});std::future<int> result = task.get_future();task_queue.push_back(std::move(task));std::thread t(worker_thread);t.join();std::cout << "Result: " << result.get() << std::endl;return 0;
}

6. 四者的比较与选择指南

6.1 功能对比

工具适用场景线程管理灵活性
std::async简单异步任务自动
std::promise需要手动设置结果的复杂场景手动
std::packaged_task需要传递任务对象的场景手动

6.2 选择建议

  1. 优先考虑std::async:适用于简单的异步任务
  2. 需要精细控制时使用std::promise
  3. 需要将任务对象传递给线程池时使用std::packaged_task

7. 高级主题与最佳实践

7.1 异常处理

  • 使用promise.set_exception()传递异常
  • future.get()时捕获异常

7.2 超时控制

auto status = future.wait_for(std::chrono::seconds(1));
if (status == std::future_status::ready) {// 任务已完成
} else {// 超时处理
}

7.3 共享结果

使用std::shared_future实现多线程共享异步结果:

std::promise<int> prom;
std::shared_future<int> shared_fut = prom.get_future().share();// 多个线程可以同时访问shared_fut

8. 总结

C++的异步编程工具提供了不同层次的抽象,从简单的std::async到更灵活的std::promisestd::packaged_task,开发者可以根据具体需求选择合适的工具。理解这些工具的特性和适用场景,能够帮助我们编写出更高效、更健壮的并发程序。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.pswp.cn/web/81176.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

2021-10-28 C++判断完全平方数

缘由判断一个整数是否为完全平方数-编程语言-CSDN问答 整数用平方法小数用5分法逼近。 int 判断平方数(int n) {//缘由https://ask.csdn.net/questions/7546950?spm1005.2025.3001.5141int a 1;while (a < n / a)if (a*a < n)a;else if (a*a n)return 1;elsereturn 0…

解决weman框架redis报错:Class “llluminatelRedis\RedisManager“ not found

解决weman框架redis报错&#xff1a;Class "llluminatelRedis\RedisManager" not found 报错解决方案 报错 解决方案 按照手册执行 composer require psr/container ^1.1.1 illuminate/redis illuminate/events 安装redis组件 然后restart重启就行了 php webman s…

Windows 11 电源计划进阶——通过异类策略优化大小核CPU调度

一、为什么需要手动控制大小核调度&#xff1f; 1.1 Intel 12/13/14代酷睿与Win11的适配现状 Intel 12代酷睿首次引入混合架构设计&#xff08;P-Core性能核 E-Core能效核&#xff09;&#xff0c;Windows 11虽然原生支持线程调度器&#xff08;Thread Director&#xff09;…

文件系统·linux

目录 磁盘简介 Ext文件系统 块 分区 分组 inode 再谈inode 路径解析 路径缓存 再再看inode 挂载 小知识 磁盘简介 磁盘&#xff1a;一个机械设备&#xff0c;用于储存数据。 未被打开的文件都是存在磁盘上的&#xff0c;被打开的加载到内存中。 扇区&#xff1a;是…

如何使用redis做限流(golang实现小样)

在实际开发中,限流(Rate Limiting)是一种保护服务、避免接口被恶意刷流的常见技术。常用的限流算法有令牌桶、漏桶、固定窗口、滑动窗口等。由于Redis具备高性能和原子性操作,常常被用来实现分布式限流。 下面给出使用Golang结合Redis实现简单限流的几种常见方式(以“固定…

手写ES6 Promise() 相关函数

手写 Promise() 相关函数&#xff1a; Promise()、then()、catch()、finally() // 定义三种状态常量 const PENDING pending const FULFILLED fulfilled const REJECTED rejectedclass MyPromise {/*定义状态和结果两个私有属性:1.使用 # 语法&#xff08;ES2022 官方私有字…

Redis学习专题(五)缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩

目录 一、缓存穿透 缓存穿透的原因&#xff1a; 缓存穿透的现象&#xff1a; 缓存穿透的解决办法&#xff1a; 二、缓存击穿 缓存击穿的原因&#xff1a; 缓存击穿的现象&#xff1a; 缓存击穿的解决办法: 三、缓存雪崩 缓存雪崩的原因&#xff1a; 缓存雪崩的现象&…

【Hadoop】大数据技术之 MapReduce

目录 一、MapReduce概述 1.1 MapReduce 定义 1.2 MapReduce优缺点 1.3 MapReduce 核心思想 1.4 MapReduce 进程 1.5 常用数据序列化类型 1.6 MapReduce 编程规范 二、WordCound 案例 2.1 环境准备 2.2 编写程序 三、MapReduce 工作流程 一、MapReduce概述 1.1 MapRe…

国际前沿知识系列三:解决泛化能力不足问题

目录 国际前沿知识系列三&#xff1a;解决泛化能力不足问题 一、子类建模法与分类建模法在脑区应变预测中的应用 &#xff08;一&#xff09;子类建模法 案例分析 &#xff08;二&#xff09;分类建模法 案例分析 二、基于迁移学习和数据融合的大脑应变预测模型改良 &a…

client.chat.completions.create方法参数详解

response client.chat.completions.create(model"gpt-3.5-turbo", # 必需参数messages[], # 必需参数temperature1.0, # 可选参数max_tokensNone, # 可选参数top_p1.0, # 可选参数frequency_penalty0.0, # 可选参数presenc…

iOS 15.4.1 TrollStore(巨魔商店)安装教程详解:第二篇

🚀 iOS 15.4.1 TrollStore(巨魔商店)安装教程详解 ✨ 前言🛠️ 如何安装 TrollStore?第一步:打开 Safari 浏览器第二步:选择对应系统版本安装方式第三步:访问地址,下载配置文件(plist)第四步:安装配置文件第五步:“jailbreaks.app” 请求安装 TrollHelper第六步…

SQL的RAND用法和指定生成随机数的范围

SQL中的RAND函数能够满足多种随机数生成的需求。通过合理地使用种子、结合一些SQL语句&#xff0c;我们可以实现灵活的随机数生成。在数据填充、数据处理、数据分析中经常需要用RAND生成的随机数。 用法1 生成随机浮点数&#xff0c;其返回值在0&#xff08;包括0&#xff09;…

AppAgentx 开源AI手机操控使用分享

项目地址: https://appagentx.github.io/?utm_sourceai-bot.cn GitHub仓库: https://github.com/Westlake-AGI-Lab/AppAgentX/tree/main arXiv技术论文:https://arxiv.org/pdf/2503.02268 AppAgentx是什么: AppAgentX 是西湖大学推出的一种自我进化式 GUI 代理框架。它通过…

[原创]X86C++反汇编01.IDA和提取签名

https://bpsend.net/thread-415-1-1.html 用VC6.0新建一个控制台工程 编译成 debug 和 Release 2个版本 应ida分别查看2种版本的程序 高版本ida 可能会直接定位到函数入口,正常情况下,我们需要先调试找到关键,找到关键以后点再通过调试设置api断点,读写断点等,找到程序的关键…

vs2022 Qt Visual Studio Tools插件设置

安装之后&#xff0c;需要指定QT中msvc编译器的位置&#xff0c;点击下图Location右边的按钮即可 选择msvc2022_64\bin目录下的 qmake.exe 另一个问题,双击UI文件不能打开设计界面 设置打开方式 选择msvc2022_64\bin目录下的designer.exe 确定即可 然后设置为默认值即可 确定…

C++代码随想录刷题知识分享-----两数之和(哈希表)三种算法逐个击破

题目描述 给定一个整数数组 nums 和一个目标值 target&#xff0c;请你在该数组中找出和为目标值的那两个整数&#xff0c;并返回它们的下标。 每个输入只对应一个答案。同一个元素不能重复使用。你可以按任意顺序返回答案。 示例 输入&#xff1a; nums [2, 7, 11, 15], ta…

List介绍

什么是List 在集合框架中&#xff0c;List是一个接口&#xff0c;继承自Collection Collection也是一个接口&#xff0c;该接口中规范了后序容器中常用的一些方法 Iterable也是一个接口&#xff0c;表示实现该接口的类是可以逐个元素进行遍历的&#xff0c;具体如下&#xff1…

深入理解API:从概念到实战

引言 在现代软件开发中&#xff0c;API&#xff08;Application Programming Interface&#xff09;无处不在。无论是调用第三方服务、访问操作系统功能&#xff0c;还是使用编程语言的标准库&#xff0c;API 都扮演着关键角色。但对于许多初学者来说&#xff0c;API 仍然是一…

织梦dedecms登录后台出现Safe Alert Request Error step 2

今天一个客户在安装织梦dedecms时候&#xff0c;安装完成后登录后台就出现“Safe Alert Request Error step 2”&#xff0c;常用dedecms的朋友都知道&#xff0c;这是织梦的安全机制&#xff0c;在程序觉得有sql注入等攻击时候&#xff0c;会有这种提示。 1、起初我以为是文件…

BLIP3-o:理解和生成统一的多模态模型

文章目录 研究背景BLIP3-o 框架3个关键问题BLIP3-o模型总结 paper link: https://arxiv.org/pdf/2505.09568from saleforce research 研究背景 随着gpt4o图像生成和编辑的应用火爆&#xff0c;如何构造能够同时处理图像理解和生成任务的统一多模态模型&#xff0c;成为研究的…