c++中如何使用std::async进行异步编程_std::async异步任务创建与管理

std::async 提供便捷的异步任务启动方式，返回 future 获取结果，支持 async 和 deferred 执行策略，可管理多个任务并处理异常。

在C++11中引入的 std::async 是进行异步编程的一种便捷方式，它允许你以简单的方式启动一个异步任务，并通过 std::future 获取其返回结果。相比直接使用线程（std::thread），std::async 更加灵活，能自动管理线程生命周期，并支持延迟执行策略。

std::async 基本用法

std::async 是一个函数模板，用于启动一个异步任务。它返回一个 std::future 对象，该对象可用于获取异步操作的结果。

#include 
#include 
#include 

int long_computation() {
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
    return 42;
}

int main() {
    // 启动异步任务
    std::future result = std::async(long_computation);

    std::cout << "正在执行其他工作...\n";

    // 获取结果（会阻塞直到完成）
    int value = result.get();
    std::cout << "异步结果: " << value << "\n";

    return 0;
}

在这个例子中，long_computation 在后台执行，主线程可以继续做其他事情，直到调用 get() 时才等待结果。

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执行策略：何时开始执行？

std::async 支持两种执行策略：

• std::launch::async：强制异步执行（即创建新线程）
• std::launch::deferred：延迟执行，直到调用 get() 或 wait() 才在当前线程运行

也可以使用按位或组合两者，让系统自行决定：

// 强制异步执行
auto future1 = std::async(std::launch::async, long_computation);

// 延迟执行
auto future2 = std::async(std::launch::deferred, long_computation);

// 让系统决定
auto future3 = std::async(std::launch::async | std::launch::deferred, long_computation);

注意：如果使用 deferred 策略，任务不会立即运行，而是在调用 get() 时同步执行。

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管理多个异步任务

实际开发中常需并发处理多个任务。可以通过容器保存多个 std::future 来统一管理。

#include 
#include 

std::vector> tasks;

for (int i = 0; i < 5; ++i) {
    tasks.push_back(std::async([i] {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100 * (i + 1)));
        return i * i;
    }));
}

// 收集结果
for (auto& task : tasks) {
    std::cout << "结果: " << task.get() << "\n";
}

每个任务独立运行，get() 调用会按顺序阻塞，直到对应任务完成。若想实现更高效的等待（如任一完成就处理），可结合 std::future_status 和 wait_for 实现轮询。

异常处理与资源安全

异步任务中抛出的异常会被捕获并存储，当调用 get() 时重新抛出。

auto faulty_task = std::async([] {
    throw std::runtime_error("出错了！");
});

try {
    faulty_task.get();
} catch (const std::exception& e) {
    std::cout << "捕获异常: " << e.what() << "\n";
}

确保始终调用 get() 或 wait()，否则在析构时若任务是异步执行的，程序可能阻塞等待任务结束（仅对 std::launch::async 情况）。

基本上就这些。合理使用 std::async 可简化异步逻辑，避免手动管理线程，但要注意执行策略的选择和 future 的及时获取，防止意外阻塞或资源泄漏。