《探索C 多執行緒》 future原始碼（一）

在此之前的幾篇文章分別介紹和分析了c++11.0標準庫中支援多執行緒的幾個標頭檔案：、、。那麼接下來乘熱打鐵，在這篇文章中將要分析的是：多執行緒的非同步操作。

多執行緒的非同步操作原始碼在標頭檔案中。我們先來看一看中都定義了些什麼類、函式：

classes

future

future_error

packaged_task

promise

shared_future

enum classes

future_errc

future_status

launch

functions

async

future_categoy

future提供了用來訪問非同步操作結果的機制。當乙個非同步操作我們不可能馬上獲取操作結果時，就可以用同步等待的方式來獲取，通過查詢future的狀態（future_status）來獲取非同步操作結果。

future的狀態定義在future_status中，如下：

enum class future_status ;

class future中提供了幾個方法：get()、wait()、wait_for()、wait_until()。

在介紹future之前，先來介紹乙個函式：std::async。

返回future物件，其關聯的非同步狀態管理乙個函式物件。可能從概念上我們還把握不到什麼，下面看一段**：

#include // std::cout
#include // std::async, std::future
using namespace std;
// 這是乙個用於檢驗素數的函式
bool is_prime(int x) 
}return true;
}int main()
else 
return 0;
}

我們從**中看到，async關聯了is_prime函式且傳入引數為313222313，async返回乙個關聯了非同步狀態的future物件。在關聯完is_prime函式後，便非同步地執行main函式和is_prime函式（實際上就是兩個執行緒了）。而is_prime的返回值，可以通過future物件（**中的fut）的get()方法獲取。這裡注意，在main中呼叫fut.get()，如果is_prime函式已經執行完了，那麼可以直接獲取到其返回值；如果is_prime函式還沒有執行完，那麼將阻塞直到得到其返回值。

實際上，在std::async中的第乙個引數可以設定關聯函式的非同步啟動策略，可以設定如下：

futurefut = async(luanch::async, is_prime, 313222313);		// 1
futurefut = async(luanch::defered, is_prime, 313222313); // 2
futurefut = async(luanch::any, is_prime, 313222313); // 3
futurefut = async(luanch::sync, is_prime, 313222313); // 4

其中這四種非同步啟動策略，定義如下，另外在後面會我也會講解到。

// 非同步啟動的策略
enum class launch ;

講了這麼多，我們現在來總結一下std::async：

1、非同步介面std::async可以自動建立執行緒去呼叫執行緒函式，並返回乙個std::future物件，能方便的獲取執行緒的執行結果；

2、提供了函式的非同步啟動策略，可以延遲啟動。

到此為止，我們再回過頭來接著講std::future，實際上，future物件的獲取，可以通過以下三種辦法得到：

1、async

2、promise::get_future

3、packaged_task::get_future

其中方法1，我們已經在std::async中接觸過了，那麼後面的方法2、3，將在講解std::promise和std::package_task時會講到。

接下來，我們繼續分析std::future物件的幾種方法：get()、wait()、wait_for()、wait_until()。

std::future::get()

1、當共享狀態就緒時，返回值存放在共享狀態中或丟擲異常；

2、當共享狀態尚未就緒，則將阻塞執行緒並等待，直到準備就緒；

3、一旦共享狀態準備就緒，函式就不阻塞了，將會返回（或丟擲）並釋放共享狀態，使future物件不再有效，即成員函式在每個future物件的共享狀態下至多呼叫一次。

std::future::wait()

1、等待共享狀態就緒。若共享狀態尚未準備就緒，則將阻塞執行緒並等待，直到準備就緒；

2、一旦共享狀態準備就緒，函式就不阻塞了，並返回其值（既不讀取值，也不丟擲異常）。

我們來看乙個例子：

#include // std::cout
#include // std::async, std::future
#include // std::chrono::milliseconds
using namespace std;
bool is_prime (int x) 
} return true;
}int main ()

std::future::wait_for()

1、在一定時間內等待共享狀態就緒；

2、如果共享狀態尚未就緒，則將阻塞執行緒並等待，直到就緒或經過設定的時間rel_time；

舉個例子：

#include // std::cout
#include // std::async, std::future
#include // std::chrono::milliseconds
bool is_prime (int x) 
} return true;
}int main () 
bool x = fut.get(); // 此時能保證共享狀態已經就緒，因此get()不會阻塞
cout << "\n700020007 " << (x ? "is" : "is not") << " prime.\n";
return 0;
}

std::future::wait_until()

1、等待共享狀態就緒，直到指定的時間點到來；

2、如果共享狀態尚未就緒，則將阻塞執行緒並等待，直到就緒或指定的時間點到來。

好了，以上就是std::future的用法了。另外，我們可以注意到，在上面的**中用到了future_status::timeout來指示函式返回的原因，future_staus是乙個enum class，其定義如下：

enum class future_status ;

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《探索C 多執行緒》 future原始碼（二）

《探索C 多執行緒》 thread原始碼（二）

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