4.2.1. Возврат значения из фоновой задачи
Допустим, вы начали какое-то длительное вычисление, которое в конечном итоге должно дать полезный результат, но пока без него можно обойтись. Быть может, вы нашли способ получить ответ на «Главный возрос жизни, Вселенной и всего на свете» из книги Дугласа Адамса[7]. Для вычисления можно запустить новый поток, но придётся самостоятельно позаботиться о передаче в основную программу результата, потому что в классе std::thread такой механизм не предусмотрен. Тут-то и приходит на помощь шаблон функции std::async (также объявленный в заголовке <future>).
Функция std::async позволяет запустить асинхронную задачу, результат которой прямо сейчас не нужен. Но вместо объекта std::thread она возвращает объект std::future, который будет содержать возвращенное значение, когда оно станет доступно. Когда программе понадобится значение, она вызовет функцию-член get() объекта-будущего, и тогда поток будет приостановлен до готовности будущего результата, после чего вернет значение. В листинге ниже оказан простой пример.
Листинг 4.6. Использование std::future для получения результата асинхронной задачи
#include <future>
#include <iostream>
int find_the_answer_to_ltuae();
void do_other_stuff();
int main() {
std::future<int> the_answer =
std::async(find_the_answer_to_ltuae);
do_other_stuff();
std::cout << "Ответ равен " << the_answer.get() << std::endl;
}
Шаблон std::async позволяет передать функции дополнительные параметры, точно так же, как std::thread. Если первым аргументом является указатель на функцию-член, то второй аргумент должен содержать объект, от имени которого эта функция-член вызывается (сам объект, указатель на него или обертывающий его std::ref), а все последующие аргументы передаются без изменения функции-члену. В противном случае второй и последующие аргументы передаются функции или допускающему вызов объекту, заданному в первом аргументе. Как и в std::thread, если аргументы представляют собой r-значения, то создаются их копии посредством перемещения оригинала. Это позволяет использовать в качестве объекта-функции и аргументов типы, допускающие только перемещение. Пример см. в листинге ниже.
Листинг 4.7. Передача аргументов функции, заданной в std::async
#include <string>
#include <future>
struct X {
void foo(int, std::string const&);
std::string bar(std::string const&);
};
│ Вызывается
X x; │ p->foo(42,"hello"),
auto f1 = std::async(&X::foo, &x, 42, "hello");←┘ где p=&x
auto f2 = std::async(&X::bar, x, "goodbye");←┐ вызывается
│ tmpx.bar("goodbye"),
struct Y { │ где tmpx — копия x
double operator()(double);
}; │ Вызывается tmpy(3.141),
│ где tmpy создается
Y y; │ из Y перемещающим
auto f3 = std::async(Y(), 3.141)←┘ конструктором
auto f4 = std::async(std::ref(y), 2.718);← Вызывается y(2.718)
X baz(X&);
std::async(baz, std::ref(x); ← Вызывается baz(x)
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()(); │ Вызывается tmp(), где tmp
}; │ конструируется с помощью
auto f5 = std::async(move_only());←┘ std::move(move_only())
По умолчанию реализации предоставлено право решать, запускает ли std::async новый поток или задача работает синхронно, когда программа ожидает будущего результата. В большинстве случаев такое поведение вас устроит, но можно задать требуемый режим в дополнительном параметре std::async перед вызываемой функцией. Этот параметр имеет тип std::launch и может принимать следующие значения: std::launch::deferred — отложить вызов функции до того момента, когда будет вызвана функция-член wait() или get() объекта-будущего; std::launch::async — запускать функцию в отдельном потоке; std::launch::deferred | std::launch::async — оставить решение на усмотрение реализации. Последний вариант подразумевается по умолчанию. В случае отложенного вызова функция может вообще никогда не выполниться. Например:
auto f6 = │ Выполнять в
std::async(std::launch::async, Y(), 1.2);←┘ новом потоке
auto f7 =
std::async(
std::launch::deferred, baz, std::ref(x)); ←┐
auto f8 = std::async( ←┐│ Выполнять
std::launch::deferred | std::launch::async,││ при вызове
baz, std::ref(x)); ││ wait() или get()
auto f9 = std::async(baz, std::ref(x)); ←┼ Оставить на
│ усмотрение реализации
f7.wait();← Вызвать отложенную функцию
Ниже в этой главе и далее в главе 8 мы увидим, что с помощью std::async легко разбивать алгоритм на параллельно выполняемые задачи. Однако это не единственный способ ассоциировать объект std::future с задачей; можно также обернуть задачу объектом шаблонного класса std::packaged_task<> или написать код, который будет явно устанавливать значения с помощью шаблонного класса std::promise<>. Шаблон std::packaged_task является абстракцией более высокого уровня, чем std::promise, поэтому начнем с него.