C++多线程学习（四）异步编程

前面刚大写特写多线程同步，这里怎么又扯到异步编程了，嘿嘿，其时两者的'步'不是一个东西，前面讲的同步，是对于所访问资源的有序处理，此处就是在接口层面，是被调用方是否执行完毕才停止阻塞，需要等待执行完毕就是同步，否则就是异步。熟悉windows编程的同学很容易就联想到一个东西了，SendMessage、PostMessage，其机制，优势、缺陷网上有太多的资料了，有过相关编程经验的人也都清楚其是怎么回事了。那么，这里我们深入探讨下，他们到底是如何实现的呢？

同步这个不多说，顺序执行命令就是同步了，不需要额外处理什么，那么异步是如何实现的呢？首先我们看下异步的特点。

• 接口被调用不阻塞，调用线程可以继续往下执行
• 调用线程有方法可以获取到接口执行完毕的通知，并获取其返回值

 首先看接口不阻塞，代码内存肯定共用，这个不做他想，肯定是创建一个线程，来执行这个接口函数。再看下接口执行完毕通知调用线程，这个我们前面学的条件变量可以解决，这样一看异步接口也不是很复杂吗，看示例

//future1.cpp 使用全局变量传递被调用线程返回结果，使用条件变量通知调用线程已获得结果

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int res = 0;						//保存结果的全局变量
std::mutex mu;						//互斥锁全局变量
std::condition_variable cond;       //全局条件变量
 
void accumulate(std::vector::iterator first,
                std::vector::iterator last)
{
    int sum = std::accumulate(first, last, 0);      //标准库求和函数
    std::unique_lock locker(mu);
    res = sum;
    locker.unlock();
    cond.notify_one();              // 向一个等待线程发出“条件已满足”的通知
}
 
int main()
{
    std::vector numbers = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };
    std::thread work_thread(accumulate, numbers.begin(), numbers.end());

    std::unique_lock locker(mu);
    cond.wait(locker, [](){ return res;});   //如果条件变量被唤醒，检查结果是否被改变，为真则直接返回，为假则继续等待
    std::cout << "result=" << res << 'n';
    locker.unlock();
    work_thread.join();         //阻塞等待线程执行完成
 
    getchar();
    return 0;
}

引入了三个全局变量res、mu、cond，接口还被入侵，调用线程获取结果还要增加unique_lock，对于工程设计的破坏巨大。那么有没有优雅一点的接口可以实现相关功能呢？当然有，直接给出终极方案std::async接口。直接看例子

//future4.cpp 使用async传递被调用线程返回结果

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
 
int accumulate(std::vector::iterator first,
                std::vector::iterator last)
{
    int sum = std::accumulate(first, last, 0);
    return sum;
}
 
int main()
{
    // 演示用 async 在线程间传递结果。
    std::vector numbers = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };
    auto accumulate_future = std::async(std::launch::async, accumulate, numbers.begin(), numbers.end());		//auto可以自动推断变量的类型
    std::cout << "result=" << accumulate_future.get() << 'n';
 
    getchar();
    return 0;
}

std::async接口替我们完成了创建线程的过程，接口返回的std::future变量替换了前面三个全局变量的限制，std::future的get接口替我们完成了额外增加条件向量的尴尬。果然，优雅的尽头就是封装，不过了解封装之前的代码有助于我们更好的理解接口。