std::async是什么？
std::async 是 C++11 引入的一个函数模板，用于启动异步任务。
它返回一个 std::future 对象，通过这个对象可以获取异步任务的结果。
std::async 可以让我们更方便地实现并行计算，提高程序的执行效率。
例子
std::async 的基本用法如下：
#include <iostream>
#include <future>
#include <thread>
// 一个简单的函数，用于演示异步任务
int add(int a, int b) {
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2)); // 模拟耗时的任务
return a + b;
}
int main() {
// 使用 std::async 启动异步任务
// std::launch::async 指示启动策略,见后面的说明
// add, 5, 3 是要调用的函数及其参数
std::future<int> result = std::async(std::launch::async, add, 5, 3);
// 在等待结果的同时，可以做其他事情
std::cout << "Doing other work while waiting for the result..." << std::endl;
// 获取异步任务的结果, get() 会阻塞当前线程，直到异步任务完成并返回结果
int sum = result.get();
std::cout << "The sum is: " << sum << std::endl;
return 0;
}
这个简单的例子展示了如何使用 std::async 来执行异步任务，并在任务完成时获取结果。通过这种方式，可以更好地利用多核 CPU，提高程序的并行执行效率。
std::future<T>
std::async返回一个std::future<T>，它存储由std::async()执行的函数对象返回的值，例子中add返回的是int,所以 std::future<int> result =
启动策略
std::async中的第一个参数是启动策略，三种不同的启动策略：
·std::launch::async
保证异步行为，即传递函数将在单独的线程中执行
·std::launch::deferred
当其他线程调用get()来访问共享状态时，将调用非异步行为
·std::launch::async | std::launch::deferred
默认行为。有了这个启动策略，它可以异步运行或不运行，这取决于系统的负载，但我们无法控制它。
为什么要用std::async
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();
1，获取返回结果不方便。
2，std::async 首先解耦了线程的创建和执行，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），使得我们可以以多种方式去创建线程。
在介绍async具体用法以及 为什么要用std::async代替线程的创建之前，我想先说一说std::future、std::promise和 std::packaged_task。
std::future、std::promise和std::packaged_task
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，std::async是为了 让用户的少费点脑子的，它让这三个对象默契的工作。大概的工作过程是这样的：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，
下面介绍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，我觉得这个名字非常贴切，因为一个异步操作我们是不可能马上就获取操作结果的，只能在未来某个时候获取，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、wait、wait_for，其中
get等待异步操作结束并返回结果，
wait只是等待异步操作完成，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的通过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它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返回出来的，不知道读者有没有搞糊涂，为什么有 这么多东西出来，他们之间的关系到底是怎样的？且听我慢慢道来，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，他们内部都有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，因为有时我需要获 取线程中的某个值，这时就用std::promise，而有时我需要获一个异步操作的返回值，这时就用std::packaged_task。那 std::promise和std::packaged_task之间又是什么关系呢？说他们没关系也关系，说他们有关系也有关系，都取决于你了，因为我 可以将一个异步操作的结果保存到std::promise中。如果读者还没搞清楚他们的关系的话，我就用更通俗的话来解释一下。比如，一个小伙子给一个姑 娘表白真心的时候也许会说：”我许诺 会 给你一个美好的未来“或者”我会努力奋斗为你创造一个美好的未来“。姑娘往往会说：”我等着“。现在我来将这三句话用c++11来翻译一下：
小伙子说：我许诺会给你一个美好的未来等于c++11中"std::promise a std::future";
小伙子说：我会努力奋斗为你创造一个美好的未来等于c++11中"std::packaged_task a future";
姑娘说：我等着等于c++11中"future.get()/wait()";
小伙子两句话的个中差异，自己琢磨一下，这点差异也是std::promise和std::packaged_task的差异。现实中的山盟海 誓靠不靠得住我不知道，但是c++11中的许诺和未来是一定可靠的，发起来了许诺就一定有未来。细想起来c++11标准的制定者选定的关键字真是贴切而有 意思！好了，插科打诨到此了，现在言归正传，回过头来说说std::async。
为什么要用std::async代替线程的创建
std::async又是干啥的，已经有了std::future、std::promise和std::packaged_task，够多的 了，真的还要一个std::async来凑热闹吗，std::async表示很委屈：我不是来凑热闹的，我是来帮忙的。是的，std::async是为了 让用户的少费点脑子的，它让这三个对象默契的工作。大概的工作过程是这样的：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，怎么样，std::async真的是来帮忙的吧，你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
函数返回int就future<int> ，没有返回就future<void>
std::future<int> f1 = std::async(std::launch::async, [](){return 8;});
cout << f1.get() << endl; //output: 8
std::future<void> f2 = std::async(std::launch::async, [](){cout << 8 << 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() << '\n';
可能的结果： waiting... timeout timeout ready! 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。
本文转自：http:///chengyuanchun/p/5394843.html
std::async应用实例
std::async的需求
假设我们必须从数据库和文件系统里里获取一些数据（字符串），然后需要合并字符串并打印。
在单线程中，我们这样做：
#include <iostream>
#include <string>
#include <chrono>
#include <thread>
using namespace std::chrono;
std::string fetchDataFromDB(std::string recvData) {
//确保函数要5秒才能执行完成
std::this_thread::sleep_for(seconds(5));
//处理创建数据库连接、获取数据等事情
return "DB_" + recvData;
}
std::string fetchDataFromFile(std::string recvData) {
//确保函数要5秒才能执行完成
std::this_thread::sleep_for(seconds(5));
//处理获取文件数据
return "File_" + recvData;
}
int main() {
//获取开始时间
system_clock::time_point start = system_clock::now();
//从数据库获取数据
std::string dbData = fetchDataFromDB("Data");
//从文件获取数据
std::string fileData = fetchDataFromFile("Data");
//获取结束时间
auto end = system_clock::now();
auto diff = duration_cast<std::chrono::seconds>(end - start).count();
std::cout << "Total Time taken= " << diff << "Seconds" << std::endl;
//组装数据
std::string data = dbData + " :: " + fileData;
//输出组装的数据
std::cout << "Data = " << data << std::endl;
return 0;
}
输出：
Total Time Taken = 10 Seconds
Data = DB_Data :: File_Data
由于函数 fetchDataFromDB() 和 fetchDataFromFile()各自在单独的线程中运行5秒，所以，总共耗时10秒。
既然从数据库和文件系统中获取数据是独立的并且都要耗时，那我们可以并行地运行他们。
一种方式是创建一个新的线程传递一个promise作为线程函数的参数，并在调用线程中从关联的std::future对象获取数据
另一种方式就是使用std::async
使用函数指针调用std::async作为回调
修改上面的代码，并使用std::async异步调用fetchDataFromDB()
std::future<std::string>resultFromDB = std::async(std::launch::async, fetchDataFromDB, "Data");
std::string dbData = resultDromDB.get()std::async()做如下的事情
·自动创建一个线程(或从内部线程池中挑选)和一个promise对象。
·然后将std::promise对象传递给线程函数，并返回相关的std::future对象
·当我们传递参数的函数退出时，它的值将被设置在这个promise对象中，所以最终的返回值将在std::future对象中可用
现在改变上面的例子，使用std::async异步地从数据库中获取数据
#include <iostream>
#include <string>
#include <chrono>
#include <thread>
#include <future>
using namespace std::chrono;
std::string fetchDataFromDB(std::string recvData) {
//确保函数要5秒才能执行完成
std::this_thread::sleep_for(seconds(5));
//处理创建数据库连接、获取数据等事情
return "DB_" + recvData;
}
std::string fetchDataFromFile(std::string recvData) {
//确保函数要5秒才能执行完成
std::this_thread::sleep_for(seconds(5));
//处理获取文件数据
return "File_" + recvData;
}
int main() {
//获取开始时间
system_clock::time_point start = system_clock::now();
std::future<std::string> resultFromDB = std::async(std::launch::async, fetchDataFromDB, "Data");
//从文件获取数据
std::string fileData = fetchDataFromFile("Data");
//从DB获取数据
//数据在future<std::string>对象中可获取之前，将一直阻塞
std::string dbData = resultFromDB.get();
//获取结束时间
auto end = system_clock::now();
auto diff = duration_cast<std::chrono::seconds>(end - start).count();
std::cout << "Total Time taken= " << diff << "Seconds" << std::endl;
//组装数据
std::string data = dbData + " :: " + fileData;
//输出组装的数据
std::cout << "Data = " << data << std::endl;
return 0;
}
输出：
Total Time taken= 5Seconds
Data = DB_Data :: File_Data
只使用了5秒
用Function对象作为回调调用std::async
/*
* Function Object
*/
struct DataFetcher {
std::string operator ()(std::string recvdData) {
//确保函数要5秒才能执行完成
std::this_thread::sleep_for(seconds(5));
//处理获取文件数据
return "File_" + recvdData;
}
};
//用函数对象调用std::async
std::future<std::string> fileResult = std::async(DataFetcher(), "Data"); 用lambda函数作为回调调用std::async
std::future<std::string> resultFromDB = std::async([](std::string recvdData) {
std::this_thread::sleep_for(seconds(5));
//处理创建数据库连接、获取数据等事情
return "DB_" + recvdData;
}, "Data");
