[编程基础] C++多线程入门10-packaged_task示例

原始C++标准仅支持单线程编程。新的C++标准(称为C++11或C++0x)于2011年发布。在C++11中，引入了新的线程库。因此运行本文程序需要C++至少符合C++11标准。

文章目录

• 10 packaged_task<>示例
• • 10.1 结合使用packaged_task <>和函数来创建异步任务
  • 10.2 参考

10 packaged_task<>示例

在此示例中，我们将讨论c++11中std::packaged_task功能及其用法。std::packaged_task<>是一个类模板，代表一个异步任务。它封装了：

1. 可调用实体，即函数，lambda函数或函数对象。
2. 一种共享状态，用于存储由关联的回调返回或引发的异常的值。

需要std::packaged_task<>的情况
假设我们有一个现有函数，该函数从数据库中获取数据并返回

// Fetch some data from DB
std::string getDataFromDB(std::string token)
{
	// Do some stuff to fetch the data
	std::string data = "Data fetched from DB by Filter::" + token;
	return data;
}

现在，我们要在单独的线程中执行此功能。但是，如何在其他线程完成之后将结果或异常取回主线程呢？
一种方法是更改​​函数的声明，并在函数中传递std::promise <>。在线程函数中传递std::promise <>对象之前，先从中获取关联的std::future <>并将其保留在主线程中。现在，在线程函数返回其值之前，应在传递的std::promise <>参数中设置该值，以便可以在主线程的关联std::future <>对象中使用它。具体可以见第八篇文章。
但是，如果我们使用std::packaged_task <>，则可以防止创建此std::promise <>和更改功能代码。

10.1 结合使用packaged_task <>和函数来创建异步任务

std::packaged_task <>可以包装普通函数，并使其可作为异步函数运行。在单独的线程中调用std:: packaged_task <>时，它将调用关联的回调并将返回值/异常存储在其内部共享状态中。可以通过std:: future <>对象在其他线程或主函数中访问此值。让我们从上述函数创建一个std::packaged_task <>，在单独的线程中执行，并从其future <>对象获取结果。
创建std::packaged_task <>对象
std::package_task <>是类模板，因此我们需要将模板参数传递给packaged_task <>，即可调用函数的类型

// Create a packaged_task<> that encapsulated the callback i.e. a function
std::packaged_task<std::string (std::string)> task(getDataFromDB);

从中获取future对象

// Fetch the associated future<> from packaged_task<>
std::future<std::string> result = task.get_future();

将packaged_task <>传递给线程
std::packaged_task <>是可移动的，但不可复制，因此我们需要将其移动到线程，即

// Pass the packaged_task to thread to run asynchronously
std::thread th(std::move(task), "Arg");

由于packaged_task仅可移动且不可复制，因此我们在将其移至线程之前从其获取了std::future <>对象。线程将执行此任务，该任务在内部调用关联的可调用实体，即我们的函数getDataFromDB()。
现在，当此函数返回值时，std::packaged_task <>会将其设置为关联的共享状态，并且getDataFromDB()返回的结果或异常最终将在关联的future对象中可用。

在主函数中，从future <>对象获取结果，即

// Fetch the result of packaged_task<> i.e. value returned by getDataFromDB()
std::string data =  result.get();

get()函数将阻塞调用线程，直到可调用实体返回并且std::packaged_task <>将数据设置为可共享状态为止。完整的示例代码如下：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <future>
#include <string>
// Fetch some data from DB
std::string getDataFromDB(std::string token)
{
	// Do some stuff to fetch the data
	std::string data = "Data fetched from DB by Filter::" + token;
	return data;
}
int main()
{
	// Create a packaged_task<> that encapsulated the callback i.e. a function
	// 创建封装回调函数的packaged_task<>
	std::packaged_task<std::string(std::string)> task(getDataFromDB);
	// Fetch the associated future<> from packaged_task<>
	// 从packaged_task<>中获取关联的future<>对象
	std::future<std::string> result = task.get_future();
	// Pass the packaged_task to thread to run asynchronously
	// 将packaged_task传递给线程以异步运行
	std::thread th(std::move(task), "Arg");
	// Join the thread. Its blocking and returns when thread is finished.
	// 加入线程，完成后返回
	th.join();
	// Fetch the result of packaged_task<> i.e. value returned by getDataFromDB()
	// 获取packaged_task<> 的结果，即getDataFromDB（）返回的值
	std::string data = result.get();
	std::cout << data << std::endl;
	return 0;
}

输出为：

Data fetched from DB by Filter::Arg

在类似的行中，我们可以创建一个包含lambda函数和函数对象的packaged_task <>，如下所示：

使用Lambda函数创建packaged_task

#include <iostream>
#include <thread>
#include <future>
#include <string>
int main()
{
	// Create a packaged_task<> that encapsulated a lambda function
	std::packaged_task<std::string(std::string)> task([](std::string token) {
		// Do some stuff to fetch the data
		std::string data = "Data From " + token;
		return data;
	});
	// Fetch the associated future<> from packaged_task<>
	std::future<std::string> result = task.get_future();
	// Pass the packaged_task to thread to run asynchronously
	std::thread th(std::move(task), "Arg");
	// Join the thread. Its blocking and returns when thread is finished.
	th.join();
	// Fetch the result of packaged_task<> i.e. value returned by getDataFromDB()
	std::string data = result.get();
	std::cout << data << std::endl;
	return 0;
}

输出为：

Data From Arg

使用函数对象创建packaged_task

#include <iostream>
#include <thread>
#include <future>
#include <string>
/*
* Function Object to Fetch Data from DB
*/
struct DBDataFetcher
{
	std::string operator()(std::string token)
	{
		// Do some stuff to fetch the data
		std::string data = "Data From " + token;
		return data;
	}
};
int main()
{
	// Create a packaged_task<> that encapsulated a lambda function
	std::packaged_task<std::string(std::string)> task(std::move(DBDataFetcher()));
	// Fetch the associated future<> from packaged_task<>
	std::future<std::string> result = task.get_future();
	// Pass the packaged_task to thread to run asynchronously
	std::thread th(std::move(task), "Arg");
	// Join the thread. Its blocking and returns when thread is finished.
	th.join();
	// Fetch the result of packaged_task<> i.e. value returned by getDataFromDB()
	std::string data = result.get();
	std::cout << data << std::endl;
	return 0;
}

输出为：

Data From Arg

10.2 参考

https://thispointer.com/c11-multithreading-part-10-packaged_task-example-and-tutorial/