C++ 异步编程 并发编程技术

C++ 异步编程是一种并发编程技术，用于通过非阻塞的方式执行任务。与传统的同步编程相比，异步编程可以提高程序的效率，尤其是在处理 I/O 操作、网络请求或多线程任务时，避免主线程等待任务完成。

1. 异步编程的基本概念

异步编程主要解决如何在不阻塞主线程的情况下，执行耗时的任务，并在任务完成时以某种方式通知或继续执行程序的其他部分。在 C++ 中，异步编程的主要机制包括：

多线程（Threading）：通过多线程来实现并行执行任务。
异步任务（Asynchronous Task）：通过 std::future 和 std::promise 等方式执行异步任务。
事件循环和回调（Event Loop & Callbacks）：通过事件触发器在任务完成后执行相应的回调函数。
异步编程的主要目标是：

提高程序的响应性，尤其是 UI 程序或网络服务。
更好地利用系统资源，避免线程或 CPU 被阻塞在等待上。

2. C++ 中的异步编程工具

C++11 引入了大量支持异步编程的库和工具，使得 C++ 异步编程变得更加易用和标准化。以下是 C++ 异步编程的几种主要方式：

2.1. std::thread

std::thread 是 C++ 中用来创建和管理线程的基本工具。线程使得多个任务能够并发运行。

• 创建线程：

#include 
#include 

void task(int n) {
   
    std::cout << "Task " << n << " is running in a separate thread.\n";
}

int main() {
   
    std::thread t(task, 10);
    t.join();  // 等待线程 t 执行完成
    return 0;
}

• 线程的生命周期：

join()：等待线程执行完毕，阻塞主线程直到子线程结束。
detach()：让线程在后台运行，主线程不等待其完成。
使用 std::thread 虽然可以实现简单的并发任务，但对于复杂的异步任务管理，需要更高层次的抽象，如 std::async。

2.2. std::async 和 std::future

std::async 是 C++11 提供的更高层的异步编程接口。它可以创建一个异步任务，并返回一个 std::future 对象来获取异步任务的结果。

• 异步任务的执行：

#include