C++11并发与多线程笔记（10） future其他成员函数、shared

第十节 future其他成员函数、shared_future、atomic

一、std::future 的成员函数
1、std::future_status status = result.wait_for(std::chrono::seconds(几秒));
卡住当前流程，等待std::async()的异步任务运行一段时间，然后返回其状态std::future_status。如果std::async()的参数是std::launch::deferred（延迟执行），则不会卡住主流程。
std::future_status是枚举类型，表示异步任务的执行状态。类型的取值有
std::future_status::timeout
std::future_status::ready
std::future_status::deferred

#include <iostream>
#include <future>
using namespace std;int mythread() {cout << "mythread() start" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;std::chrono::milliseconds dura(5000);std::this_thread::sleep_for(dura);cout << "mythread() end" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;return 5;
}int main() {cout << "main" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;std::future<int> result = std::async(mythread);cout << "continue........" << endl;//cout << result1.get() << endl; //卡在这里等待mythread()执行完毕，拿到结果//等待1秒std::future_status status = result.wait_for(std::chrono::seconds(1));if (status == std::future_status::timeout) {//超时：表示线程还没有执行完cout << "超时了，线程还没有执行完" << endl;}//类成员函数return 0;
}

#include <iostream>
#include <future>
using namespace std;int mythread() {cout << "mythread() start" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;//std::chrono::milliseconds dura(5000);//std::this_thread::sleep_for(dura);cout << "mythread() end" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;return 5;
}int main() {cout << "main" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;std::future<int> result = std::async(std::launch::deferred, mythread);//std::future<int> result = std::async(mythread);cout << "continue........" << endl;//cout << result1.get() << endl; //卡在这里等待mythread()执行完毕，拿到结果std::future_status status = result.wait_for(std::chrono::seconds(6));if (status == std::future_status::timeout) {//超时：表示线程还没有执行完cout << "超时了，线程还没有执行完" << endl;}else if (status == std::future_status::ready) {//表示线程成功返回cout << "线程执行成功，返回" << endl;cout << result.get() << endl;}else if (status == std::future_status::deferred) {//如果设置 std::future<int> result = std::async(std::launch::deferred, mythread);，则本条件成立cout << "线程延迟执行" << endl;cout << result.get() << endl;}cout << "good luck" << endl;return 0;
}

get()只能使用一次，比如如果

auto a = result.get();
cout << result.get() << endl;

就会报告异常
因为get()函数的设计是一个移动语义，相当于将result中的值移动到了a中，再次get就报告了异常。

二、std::shared_future：也是个类模板
std::future的 get() 成员函数是转移数据

std::shared_future 的 get()成员函数是复制数据

#include <thread>
#include <iostream>
#include <future>
using namespace std;int mythread() {cout << "mythread() start" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;std::chrono::milliseconds dura(5000);std::this_thread::sleep_for(dura);cout << "mythread() end" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;return 5;
}int main() {cout << "main" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;std::packaged_task<int()> mypt(mythread);std::thread t1(std::ref(mypt));std::future<int> result = mypt.get_future();bool ifcanget = result.valid(); //判断future中的值是不是一个有效值std::shared_future<int> result_s(result.share()); //执行完毕后result_s里有值，而result里空了//std::shared_future<int> result_s(std::move(result));//通过get_future返回值直接构造一个shared_future对象//std::shared_future<int> result_s(mypt.get_future());t1.join();auto myresult1 = result_s.get();auto myresult2 = result_s.get();cout << "good luck" << endl;return 0;
}

三、std::atomic原子操作

3.1 原子操作概念引出范例：
互斥量：多线程编程中用于保护共享数据：先锁住，操作共享数据，解锁。

有两个线程，对一个变量进行操作，一个线程读这个变量的值，一个线程往这个变量中写值。

即使是一个简单变量的读取和写入操作，如果不加锁，也有可能会导致读写值混乱（一条C语句会被拆成3、4条汇编语句来执行，所以仍然有可能混乱）

#include <iostream>
#include <thread>
using namespace std;
int g_count = 0;void mythread1() {for (int i = 0; i < 1000000; i++) {g_count++;}
}int main() {std::thread t1(mythread1);std::thread t2(mythread1);t1.join();t2.join();cout << "正常情况下结果应该是200 0000次，实际是" << g_count << endl;
}

使用mutex解决这个问题

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
using namespace std;
int g_count = 0;
std::mutex mymutex;void mythread1() {for (int i = 0; i < 1000000; i++) {std::unique_lock<std::mutex> u1(mymutex);g_count++;}
}int main() {std::thread t1(mythread1);std::thread t2(mythread1);t1.join();t2.join();cout << "正常情况下结果应该是200 0000次，实际是" << g_count << endl;
}

3.2 基本的std::atomic用法范例
大家可以把原子操作理解成一种：不需要用到互斥量加锁（无锁）技术的多线程并发编程方式。

原子操作：在多线程中不会被打断的程序执行片段。

从效率上来说，原子操作要比互斥量的方式效率要高。

互斥量的加锁一般是针对一个代码段，而原子操作针对的一般都是一个变量。

原子操作，一般都是指“不可分割的操作”；也就是说这种操作状态要么是完成的，要么是没完成的，不可能出现半完成状态。

std::atomic来代表原子操作，是个类模板。其实std::atomic是用来封装某个类型的值的

需要添加#include <atomic>头文件

范例：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <atomic>
using namespace std;
std::atomic<int> g_count = 0; //封装了一个类型为int的 对象（值）void mythread1() {for (int i = 0; i < 1000000; i++) {g_count++;}
}int main() {std::thread t1(mythread1);std::thread t2(mythread1);t1.join();t2.join();cout << "正常情况下结果应该是200 0000次，实际是" << g_count << endl;
}

#include <iostream>
#include <thread>
#include <atomic>
using namespace std;
std::atomic<bool> g_ifEnd = false; //封装了一个类型为bool的 对象（值）void mythread() {std::chrono::milliseconds dura(1000);while (g_ifEnd == false) {cout << "thread id = " << std::this_thread::get_id() << "运行中" << endl;std::this_thread::sleep_for(dura);}cout << "thread id = " << std::this_thread::get_id() << "运行结束" << endl;
}int main() {std::thread t1(mythread);std::thread t2(mythread);std::chrono::milliseconds dura(5000);std::this_thread::sleep_for(dura);g_ifEnd = true;cout << "程序执行完毕" << endl;t1.join();t2.join();
}

总结：
1、原子操作一般用于计数或者统计（如累计发送多少个数据包，累计接收到了多少个数据包），多个线程一起统计，这种情况如果不使用原子操作会导致统计发生混乱。

2、写商业代码时，如果不确定结果的影响，最好自己先写一小段代码调试。或者不要使用。

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