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同步并发操作之等待一次性事件

2024-07-31 11:33:36   223人阅读

有时候需要用一些后台线程来完成计算，这些计算往往都是一次性的，线程计算完后便结束。这时候可以使用条件变量，但是有点浪费，我们只需要获取一次结果。C++标准库中有头文件<future>，很形象“未来”，获取未来计算的结果。

使用std::async来启动一个异步任务。用std::future对象来存储异步任务返回的结果，这个对象存储结果。当我们需要结果时，只需调用get()方法。这时如果还没计算完毕，当前线程会阻塞。

#include<future>
#include<iostream>


int find_the_answer_to_ltuae();
void do_other_sutff();
int main()
{
	std::future<int> the_answer = std::async(find_the_answer_to_ltuae);
	do_other_sutff();
	std::cout << "The answer is " << the_answer.get() << std::endl;
	return 0;
}
int find_the_answer_to_ltuae()
{

	return 10;
}
void do_other_sutff()
{
	std::cout << "do_other_sutff " << std::endl;
}


可以像线程那样，向函数传递参数

#include<future>
#include<iostream>
#include<string>

struct X
{
	void foo(int, std::string const&);
	std::string bar(std::string const&);
};
X x;
auto f1 = std::async(&X::foo, &x, 32, "hello");//p->foo(42,"hello")。p是&x
auto f2 = std::async(&X::bar, x, "goodbye");//tmp.bar("goodbye")。x是tmp

struct Y
{
	double operator()(double);
};
Y y;
auto f3 = std::async(Y(), 3.141);//tem(3.141)，tmp是Y()的move-constructed
auto f4 = std::async(std::ref(y), 2.718);//y(2.718)
X baz(X&);
std::async(baz, std::ref(x));//调用baz
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());//构造临时对象执行


可以通过传递参数来决定是否启动新的线程或何时启动新线程，

auto f6 = std::async(std::launch::async, Y(), 1.2);//启动新线程执行
auto f7 = std::async(std::launch::deferred, baz, std::ref(x));//调用wait或get后才执行
auto f8 = std::async(
	std::launch::deferred | std::launch::async,
	baz, std::ref(x));//由实现来选择
auto f9 = std::async(baz, std::ref(x));
f7.wait();//执行f7对应的后台线程

结合task和future

可以使用std::packaged_task<>和future结合。当激活std::package_task<>时，调用future的函数。函数返回结果存在关联的数据中。
std::package_task<>的参数是函数签名（像函数指针定义）。例如，void()表示无返回值，无参数的函数；int (std::sgring&,double*)表示函数返回类型为int，参数为string引用和double类型指针。当定义std::package_task<>对象时，必须给出参数和返回类型。
std::future<>的返回类型通过成员函数get_future()获得。
在许多GUI框架中，要求从特定的线程更新GUI。如果一个线程想要更新GUI，它必须给GUI线程发送一个消息。可以通过std::package_task来解决这个问题。
 
#include<deque>
#include<mutex>
#include<future>
#include<thread>
#include<utility>

std::mutex m;
std::deque<std::packaged_task<void()> > tasks;
	
bool gui_shutdown_message_received();
void get_and_process_gui_message();

void gui_thread()//GUI线程
{
	while(!gui_shutdown_message_received())//收到GUI关闭信息
	{
		get_and_process_gui_message();//处理GUI窗口信息
		std::packaged_task<void()> task;//定义任务
		{
			std::lock_guard<std::mutex> lk(m);
			if(tesks.empty())//任务队列无任务时，执行task()
				continue;
			task=std::move(tasks.front());
			tasks.pop_front();//任务出列
		}
		task();//执行task
	}
}

std::thread gui_bg_thread(gui_thread);
template<typename Func>
std::future<void> post_task_for_gui_thread(Func f)
{
	std::package_task<void()> task(f);//创建task
	std::future<void> res=task.get_future();
	std::lock_guard<std::mutex> lk(m);
	tasks.push_back(std::move(task));//把task放到队列
	return res;
}

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