std::async 不会立即调用答案

【问题标题】：std::async is not called immediatelystd::async 不会立即调用
【发布时间】：2018-08-18 13:46:01
【问题描述】：

我有一些代码示例。我将launch::async 传递给async，所以我希望lambda 函数会被立即调用，但它不会。

#include <iostream>
#include <future>
#include <thread>
#include <vector>
#include <chrono>
#include <string>

using namespace std;

mutex m;

void print(string s)
{
    lock_guard<mutex> l(m);
    cout << s << endl;
}

int main() {
    print("main thread1");

    std::future<int> f = std::async(launch::async, [](){
        print("async");
        return 1;
    });

    print("main thread2");
    int i = f.get();
    print("main thread3");

    return 0;
}

我期望的结果如下：

main thread1
async
main thread2
main thread3

但真正的输出是这样的：

main thread1
main thread2
async
main thread3

你能解释一下为什么只有当future的get()被调用时才会调用lambda？如果我将sleep_for 放在main thread2 之前，输出就是我所期望的。

【问题讨论】：

lambda 被异步调用。它可以在调用std::async 和std::future::get 之间的main 的任何部分之前、之后或同时调用。

标签： c++ multithreading asynchronous

【解决方案1】：

只要新线程创建，对async 的调用就会返回。您现在有两个单独的线程，这两个线程中的操作之间的唯一关联是调用async 创建的线程必须在调用f.get() 返回之前完成。所以你看到的行为是符合要求的。您期望的行为也符合要求。这就是运行单独线程的意义所在：它们独立运行，直到您对它们进行同步操作。

【讨论】：

所以如果我理解 lambda 被尽快调用并且稍后返回数据是从第二个线程获取的？那么“只有在调用get() 时才会启动lambda”这句话是不对的？
只要线程调度程序处理它，就会调用线程函数。如果在调用get() 时线程尚未完成（通过调用并从线程函数返回），则对get() 的调用会阻塞，直到线程完成。

【解决方案2】：

您的期望表明您并不真正了解异步的含义。我们来看看下面的算法：

operation1
asynchronous operation2
operation3

这里 operation1 在异步调用 operation2 之前被执行。当异步调用 operation2 时，会创建一个新线程并且不等待它的结束。如果 operation3 期望 operation2 已经执行，那么这是代码中的错误。如果您需要给定线程的结果，则需要与之同步。

【讨论】：

感谢您的回答。是的，我明白你的意思。那么为什么当我调试代码并在get() 处设置断点并在执行此行期间开始执行lambda 时呢？ get() 不应该只获取数据而不是开始执行 lambda 吗？
@drewpol 因为异步打开的线程是在您查看代码时执行的。我们人类对于这种事情来说太慢了。

【解决方案3】：

试试这个：

#include <iostream>
#include <future>
#include <thread>
#include <vector>
#include <chrono>
#include <string>

using namespace std;
using namespace std::chrono;

mutex m;

void print(string s)
{
    lock_guard<mutex> l(m);
    nanoseconds ms = duration_cast< nanoseconds >(
        system_clock::now().time_since_epoch()
    );
    cout << s << "(" << ms.count() << ")" << endl;
}

int main() {
    print("main thread1");

    future<int> f = async(launch::async, [](){
        print("async");
        return 1;
    });

    //this_thread::sleep_for(2s);
    print("main thread2");
    int i = f.get();
    print("main thread3");

    return 0;
}

尝试使用睡眠功能 (this_thread::sleep_for(2s);) 以了解发生了什么。

如果您想在“主线程 2”之前看到“异步” - 在 print 函数调用之前设置此睡眠。

在每个平台和操作系统中创建线程都是一项非常艰巨的任务，它需要很多纳秒才能完成，而仅仅输出一些东西则要快得多。因此，您甚至可以再添加 10 个 print 调用 - 它们会比在新线程中打印更快。

但是您的代码中的f.get() 会强制系统等待结果。它就像睡眠一样工作。因此，这就是为什么在您的代码示例中最后打印“主线程 3”的唯一原因。

我用这段代码得到输出：

./a.out 
main thread1(1534603161902827214)
main thread2(1534603161902924375)
async(1534603161902977095)
main thread3(1534603161903114658)

'主线程1'和'主线程2'之间的区别是97161。 '主线程2'和'主线程3'之间的差异是190283。所有输出都在同一个线程中，一步一步。但是这个f.get() 会阻止最后一次调用。

还有一点。 C++ 是一种非常难的语言，迂腐的语法是你对抗代码错误的帮手。您在这里使用using namespace std;，但无论如何都要写std:: 命名空间。这是风格上的错误。

【讨论】：