C++多线程：package_task异步调用任何目标执行操作

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描述
函数成员及使用
总结

我们上一篇描述关于C++多线程中的异步操作相关库( async和 promise)，本节将分享c++标准库中最后一个多线程异步操作库 package_task的学习笔记。

描述

头文件 <future>
声明方式: template< class R, class ...Args > class packaged_task<R(Args...)>;
简介
package_task标准类模版包装了任何可调用的目标，其中包括函数，std::bind表达式，lamda表达式或者其他函数对象。并支持package_task对象调用者的异步调用。调用之后的返回值或者产生的异常能够被存储在能够被std::future对象访问的共享状态中。

综上描述，我们很明显能够体会到该模版类提供的功能和promise类非常接近，但是promise类没有办法初始化所有可调用的对象，promise类仅提供共享状态的多种访问机制并提供线程之间变量的共享机制。

函数成员及使用

构造函数
packaged_task() noexcept;构造无任务且无共享状态的package_task对象
template <class F> explicit packaged_task( F&& f ) 构造拥有共享状态和任务副本的 std::packaged_task 对象,
packaged_task( const packaged_task& ) = delete;复制构造函数被删除， std::packaged_task 仅可移动
packaged_task( packaged_task&& rhs ) noexcept; rhs 之前所占有的共享状态和任务构造 std::packaged_task ，令 rhs 留在无共享状态且拥有被移动后的任务的状态
查看如下代码：

#include <future>
#include <iostream>
#include <thread>int fib(int n)
{if (n < 3) return 1;else {std::cout << "fib  result " << (n-1)+(n-2) << std::endl;return (n-1) + (n-2);}
}int main()
{std::packaged_task<int(int)> fib_task(&fib); std::cout << "starting task\n";//此时已经将package_task调用对象的执行返回值转交给future对象，所以后续//的线程执行由惰性赋值来触发。即当future的对象的共享状态尝试获取线程执行//结果的时候才进行线程执行，并返回结果。类似std::async的policy：std::launch::deferredauto result = fib_task.get_future(); std::thread t(std::move(fib_task), 40);std::cout << "waiting for task to finish...\n";std::cout << result.get() << '\n';std::cout << "task complete\n";t.join();
}

输出如下:

starting task
waiting for task to finish...
fib  result 77
77
task complete

析构函数~packaged_task()
抛弃共享状态并销毁存储的任务对象,同 std::promise::~promise ，若在令共享状态就绪前抛弃它，则存储以 std::future_errc::broken_promise 为 error_code 的 std::future_error 异常
赋值运算符
packaged_task& operator=( const packaged_task& ) = delete
复制赋值运算符被删除， std::packaged_task 仅可移动
std::packaged_task<R(Args...)>::get_future返回与 *this 共享同一共享状态的 future
同promise类一样，get_future 只能对每个 packaged_task 调用一次
get_future成员出现异常的情况如下：
- 已通过调用 get_future 取得共享状态。设置 error_category 为 future_already_retrieved
- *this 无共享状态。设置 error_category 为 no_state

std::packaged_task<R(Args...)>::make_ready_at_thread_exit成员函数
以转发的 args 为参数调用存储的任务。任务返回值或任何抛出的异常被存储于 *this 的共享状态。

仅在当前线程退出，并销毁所有线程局域存储期对象后，才令共享状态就绪
代码如下

#include <future>
#include <iostream>
#include <chrono>
#include <thread>
#include <functional>
#include <utility>void worker(std::future<void>& output)
{std::packaged_task<void(bool&)> my_task{ [](bool& done) { done=true; } };auto result = my_task.get_future();bool done = false;//根据打印已经可以看到，此时已经执行了package_task的线程内容//但是共享状态到函数作用域结束之前并未就绪my_task.make_ready_at_thread_exit(done); // 立即执行任务std::cout << "worker: done = " << std::boolalpha << done << std::endl;auto status = result.wait_for(std::chrono::seconds(0));if (status == std::future_status::timeout)std::cout << "worker: result is not ready yet" << std::endl;output = std::move(result);
}int main()
{std::future<void> result;std::thread{worker, std::ref(result)}.join();//等到线程函数返回结果，且future对象就绪之后，可以看到打印状态变为就绪auto status = result.wait_for(std::chrono::seconds(0));if (status == std::future_status::ready)std::cout << "main: result is ready" << std::endl;
}

总结

综上对package_task的描述，我们可以看到package_task模版类就像promise一样可以被异步调用，并且将调用对象执行的结果封装在future的共享状态中，来让调用者获取。同时package_task的调用者获取调用对象的执行结果过程就像async的惰性求值策略，当调用者想要获取调用对象的执行结果时才开始执行调用对象。

package_task的优势更多是它能够初始化所有的可调用对象，并且支持对该调用对象的异步访问机制。
promise更多的优势是线程之间的变量的传递，同时返回future类的共享状态。同时它也能够支持多种共享状态的访问机制，惰性求值/立即执行。

所以C++多线程的几个异步操作promise、async和package_task都可以进行线程之间的异步操作，希望以此笔记在今后多线程编程中各持所需进行学习。