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c++如何实现异步编程_c++ async与future用法【示例】

尼克

尼克

发布时间:2026-02-26 13:37:46

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来源于php中文网

原创

std::async默认策略行为不可靠,应显式指定std::launch::async;future.get()仅能调用一次且阻塞等待,重复调用抛异常;future析构前未get/wait会隐式等待任务完成;shared_future支持多线程多次取值。

c++如何实现异步编程_c++ async与future用法【示例】

std::async 启动异步任务时,launch策略决定执行时机

不显式指定 std::launch 策略,std::async 可能延迟执行(lazy evaluation),直到调用 get()wait() 才真正启动线程——这常被误认为“卡住”或“没运行”。

  • std::async(std::launch::async, ...):强制立即在新线程中执行
  • std::async(std::launch::deferred, ...):仅在 get()/wait() 时同步执行(无并发)
  • 默认策略是两者或运算:std::launch::async | std::launch::deferred,具体行为由实现决定,不可依赖

实际开发中,除非明确需要延迟求值,否则应显式写 std::launch::async,避免行为不一致。

future.get() 会阻塞,且只能调用一次

std::future::get() 是获取结果的唯一方式,但它有两大硬约束:

  • 首次调用会阻塞,直到异步任务完成;若任务已结束,则立即返回结果
  • 第二次调用会抛出 std::future_error(错误码为 std::future_errc::no_state
  • 调用 get() 后,future 对象进入无效状态,不能再用于 wait() 或再次 get()

常见错误:在循环里反复对同一个 future 调用 get(),或未检查是否已取值就二次取值。建议用 std::move 转移所有权,或用 std::shared_future 支持多次读取。

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async 返回的 future 不持有线程资源,需确保生命周期

std::async 返回的 std::future 本身不管理线程,它只负责同步和取值。但 C++ 标准要求:如果 future 在析构前未调用 get()wait(),其关联的异步任务**必须等待完成才允许析构**(即隐式 join)。这意味着:

  • 若任务长时间运行,而 future 被提前销毁(比如函数提前 return),主线程会卡住等它结束
  • 无法像 std::thread 那样主动 detach —— async 不提供脱离机制
  • 想避免阻塞析构?必须显式调用 wait_for(0s) 判断是否就绪,或改用 std::packaged_task + std::thread 手动管理

这也是为什么高并发场景下,std::async 并不适合作为轻量级任务提交接口——它的资源绑定太重,容易引发意外等待。

shared_future 支持多处等待/取值,但开销略高

当多个线程都需要访问同一异步结果时,原始 std::future 无法拷贝。这时要用 std::shared_future

  • 通过 future.share() 或构造函数从 future 转换而来
  • 可拷贝、可多线程并发调用 get()(只要原 future 已完成)
  • 内部带引用计数,比 future 多一点原子操作开销,但通常可忽略

示例:auto sf = std::async(std::launch::async, []{ return 42; }).share();,之后可把 sf 分发给多个观察者。

注意:shared_future 的 get() 仍只对已完成状态安全;若在任务结束前并发调用多个 get(),它们都会阻塞到完成,但不会重复执行任务。

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