如何进行C++代码的异步编程?
在软件开发领域,异步编程(Asynchronous Programming)成为了必备技能之一。它可以更好地平衡CPU密集型操作和IO密集型操作的性能,使程序代码并发或并行执行,进而提高了程序的响应速度和整体性能。目前,异步编程在很多平台和编程语言中都被广泛应用。C++语言作为一种高性能的编程语言,其异步编程模式在很多项目中也得到了广泛使用。本文将介绍C++语言的异步编程方法,希望对大家掌握异步编程有所帮助。
C++11的异步编程方法
C++11标准引入了std::async以进行异步编程。std::async函数用于开启一个新的线程,并返回一个std::future对象,表示异步计算的结果。该函数定义如下:
template< class Function, class... Args >
future<typename result_of<Function(Args...)>::type>
async( launch policy, Function&& f, Args&&... args );
其中,参数policy是启动策略,可选项有std::launch::async和std::launch::deferred,前者表示立即启动异步计算,后者表示延迟启动异步计算;参数f是要执行的函数或函数对象;参数args是函数或函数对象的参数。
使用std::async进行异步编程的示例代码如下:
#include <iostream>
#include <future>
#include <chrono>
#include <thread>
using namespace std;
int async_func(int x, int y)
{
cout << "async_func start." << endl;
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
cout << "async_func end." << endl;
return x + y;
}
int main()
{
std::future<int> result = std::async(std::launch::async, async_func, 1, 2);
cout << "main func start." << endl;
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
cout << "main func end." << endl;
int res = result.get();
cout << "result: " << res << endl;
return 0;
}
该代码中,我们使用std::async开启了一个异步计算线程,异步执行了async_func函数,参数x和y的值分别传入为1和2,最终返回计算结果。在主线程中,我们先暂停了2秒,等异步计算线程运行结束后,获取计算结果并打印出来。
通过运行以上代码,输出结果如下:
async_func start.
main func start.
async_func end.
main func end.
result: 3
从输出结果可以看出,在异步计算的过程中,主线程并不会阻塞,而是继续执行后续的代码。另外,需要注意的是,如果在异步计算的过程中,程序抛出异常,如果不对异常进行处理,会导致程序崩溃。
C++的定时器异步编程方法
除了使用std::async进行异步编程,C++还提供了其他一些异步编程的方法,如使用系统的定时器进行异步编程。定时器是操作系统中常见的一种机制,用于定时触发某个事件或执行某个任务。在C++中,我们可以使用std::chrono和std::thread库中的相关函数,实现定时器异步编程,如下所示:
#include <iostream>
#include <chrono>
#include <thread>
void timer_func()
{
std::cout << "timer func called." << std::endl;
}
int main()
{
int delay_time = 200;
std::chrono::milliseconds delay(delay_time);
while(true)
{
std::cout << "wait for " << delay_time << " milliseconds." << std::endl;
std::this_thread::sleep_for(delay);
timer_func();
}
return 0;
}
该示例程序中,我们使用std::this_thread::sleep_for函数,模拟了一个20毫秒的延迟,并在延迟结束后,触发了timer_func函数,实现了定时器异步编程。通过运行以上代码,可以在终端中不停地打印出等待的时间,并周期性地输出“timer func called.”。
需要注意的是,定时器的精度和性能很容易受到各种因素的影响,如操作系统负载、系统时间精度等等。因此,在实际应用中,如果有具体的实时性要求,需要进行一些优化和调整。
结语
异步编程已经成为了软件开发中必备的技能之一。在C++语言中,我们可以使用std::async和系统定时器等机制实现异步编程。在实际编程中,使用异步编程可以更好地利用多核CPU,提高代码的并行或并发性能,减少代码的响应时间。这里本文只介绍了异步编程的基础知识,实际的应用需要配合多线程机制、线程同步机制等技术来完成。在实际应用中需要对相关技术有一些深入的了解和掌握,以避免程序错误和性能问题。