《C++ Concurrency In Action》part5 同步並行作業（下）__C++

《C++ Concurrency In Action》part5 同步並行作業(下) 4.2 使用期望等待一次性事件

期望 (future):當一個線程需要等待一個特定的一次性事件時，在某種程度上來說它就需要知道這個事件在未來的表現形式。之後，這個線程會周期性(較短的周期)的等待或檢查，事件是否觸發(檢查資訊板)；在檢查期間也會執行其他任務。

另外，在等待任務期間它可以先執行另外一些任務，直到對應的任務觸發，而後等待期望的狀態會變為“就緒”(ready)。一個“期望”可能是資料相關的，也可能不是。當事件發生時(並且期望狀態為就緒)，這個“期望”就不能被重設。

在C++標準庫中，有兩種“期望”，使用兩種類型模板實現，聲明在標頭檔中: 唯一期望(unique futures)( std::future<> )和共用期望(shared futures)( std::shared_future<> )。這是仿照 std::unique_ptr 和 std::shared_ptr 。 std::future 的執行個體只能與一個指定事件相關聯，而 std::shared_future 的執行個體就能關聯多個事件。後者的實現中，所有執行個體會在同時變為就緒狀態，並且他們可以訪問與事件相關的任何資料。這種資料關聯與模板有關，比如 std::unique_ptr 和 std::shared_ptr 的模板參數就是相關聯的資料類型。在與資料無關的地方，可以使用 std::future 與 std::shared_future 的特化模板。雖然，我希望用於線程間的通訊，但是“期望”對象本身並不提供同步訪問。當多個線程需要訪問一個獨立“期望”對象時，他們必須使用互斥量或類似同步機制對訪問進行保護。 4.2.1 帶傳回值的背景工作

假設，你有一個需要長時間的運算，你需要其能計算出一個有效值，但是你現在並不迫切需要這個值。你可以啟動一個新線程來執行這個計算，但是這就意味著你必須關注如何傳回計算的結果，因為 std::thread 並不提供直接接收傳回值的機制。這裡就需要 std::async 函數模板(也是在標頭檔中聲明的)了。

當任務的結果你不著急要時，你可以使用 std::async 啟動一個非同步任務。與 std::thread 對象等待運行方式的不同， std::async 會返回一個 std::future 對象，這個對象持有最終計算出來的結果。當你需要這個值時，你只需要調用這個對象的get()成員函數；並且直到“期望”狀態為就緒的情況下，線程才會阻塞；之後，返回計算結果。

例：使用 std::future 從非同步任務中擷取傳回值

#include <future>#include <iostream>int find_the_answer_to_ltuae();void do_other_stuff();int main(){std::future<int> the_answer=std::async(find_the_answer_to_ltuae);do_other_stuff();std::cout<<"The answer is "<<the_answer.get()<<std::endl;}

與 std::thread 做的方式一樣， std::async 允許你通過添加額外的調用參數，向函數傳遞額外的參數。當第一個參數是一個指向成員函數的指標，第二個參數提供有這個函數成員類的具體對象(不是直接的，就是通過指標，還可以封裝在 std::ref 中)，剩餘的參數可作為成員函數的參數傳入。否則，第二個和隨後的參數將作為函數的參數，或作為指定可調用對象的第一個參數。就如 std::thread ，當參數為右值(rvalues)時，拷貝操作將使用移動的方式轉移未經處理資料。這就允許使用“只移動”類型作為函數對象和參數。

例：使用 std::async 向函數傳遞參數

#include <string>#include <future>struct X{void foo(int,std::string const&);std::string bar(std::string const&);};X x;auto f1=std::async(&X::foo,&x,42,"hello"); // 調用p->foo(42, "hello")，p是指向x的指標auto f2=std::async(&X::bar,x,"goodbye"); // 調用tmpx.bar("goodbye")， tmpx是x的拷貝副本struct Y{double operator()(double);};Y y;auto f3=std::async(Y(),3.141); // 調用tmpy(3.141)，tmpy通過Y的移動建構函式得到auto f4=std::async(std::ref(y),2.718); // 調用y(2.718)X baz(X&);std::async(baz,std::ref(x)); // 調用baz(x)class move_only{public:move_only();move_only(move_only&&)move_only(move_only const&) = delete;move_only& operator=(move_only&&);move_only& operator=(move_only const&) = delete;void operator()();};auto f5=std::async(move_only()); // 調用tmp()，tmp是通過std::move(move_only())構造得到

在預設情況下，這取決於 std::async 是否啟動一個線程，或是否在期望等待時同步任務。在大多數情況下(估計這就是你想要的結果)，但是你也可以在函數調用之前，向 std::async 傳遞一個額外參數。這個參數的類型是 std::launch ，還可以是 std::launch::defered ，用來表明函數調用被延遲到wait()或get()函數調用時才執行， std::launch::async 表明函數必須在其所在的獨立線程上執行， std::launch::deferred | std::launch::async 表明實現可以選擇這兩種方式的一種。最後一個選項是預設的。當函數調用被延遲，它可能不會再運行了。

如：

auto f6=std::async(std::launch::async,Y(),1.2); // 在新線程上執行auto f7=std::async(std::launch::deferred,baz,std::ref(x)); // 在wait()或get()調用時執行auto f8=std::async(std::launch::deferred | std::launch::async,baz,std::ref(x)); // 實現選擇執行方式auto f9=std::async(baz,std::ref(x));f7.wait(); // 調用延遲函數

使用 std::async 會讓分割演算法到各個任務中變的容易，這樣程式就能並發的執行了。不過，這不是讓一個 std::future 與一個任務執行個體相關聯的唯一方式；你也可以將任務封裝入一個 std::packaged_task<> 執行個體中，或通過編寫代碼的方式，使用 std::promise<> 類型模板顯示設定值。與 std::promise<> 對比， std::packaged_task<> 具有更高層的抽象，所以我們從“高抽象”的模板說起。 4.2.2 任務與期望