C++异步操作future和aysnc与function和bind

C++中，异步操作future和async与function和bind是实现多线程编程和提高程序性能非常常用且重要的功能。下面我将为大家详细讲解它们的使用攻略。

异步操作future和async

在进行耗时的操作时，我们通常希望使用异步操作来避免主线程阻塞。C++11及之后的版本中，提供了future和async类来实现异步操作。

future类

future类提供了一个可以在某个线程中存储值和状态的机制，并且在另一个线程中获取这个值。在使用future类时，我们通常会先使用std::async函数创建一个异步任务，然后获取这个异步任务的结果。

#include <future>
#include <iostream>
#include <chrono>

int main()
{
    std::future<int> f = std::async([](){
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
        return 8;
    });
    int result = f.get();
    std::cout << "result: " << result << std::endl;
    return 0;
}

上面的代码中，我们使用std::async函数创建了一个异步任务，这个异步任务会休眠1秒钟，然后返回值8。我们使用std::future类型的变量f来存储这个异步任务的结果，并且使用f.get()方法等待异步任务完成，并获取异步任务的结果。最后，我们将结果输出到控制台。

async函数

async函数可以将一个任务异步执行，返回一个future对象，用于获取任务执行的结果。async函数的第一个参数是一个std::launch类型的枚举值，用来指定任务执行的方式。

#include <future>
#include <iostream>
#include <chrono>

int main()
{
    std::future<int> f = std::async(std::launch::async, [](){
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
        return 8;
    });
    int result = f.get();
    std::cout << "result: " << result << std::endl;
    return 0;
}

上面的代码中，我们使用std::async函数创建了一个异步任务，使用std::launch::async指定任务异步执行，这个异步任务会休眠1秒钟，然后返回值8。我们使用std::future类型的变量f来存储异步任务的结果，并且使用f.get()方法等待异步任务完成，并获取异步任务的结果。最后，我们将结果输出到控制台。

function和bind类

function和bind类可以结合创建函数指针，来实现多线程编程和提高程序性能。

function类

function类可以封装任意可调用类型的对象，例如函数指针、成员函数指针、Lambda表达式等。

#include <iostream>
#include <functional>

int add(int a, int b)
{
    return a + b;
}

int main()
{
    std::function<int(int, int)> f = add;
    int result = f(1, 2);
    std::cout << "result: " << result << std::endl;
    return 0;
}

上面的代码中，我们定义了一个add函数，和一个std::function类型的变量f，并将add函数赋值给f。我们使用f(1, 2)调用add函数，并获取add函数的结果，最后将结果输出到控制台。这个过程中，函数调用是由f对象完成的。

bind类

bind类可以将一个函数和一些参数绑定起来，得到一个可调用对象。这个可调用对象可以像函数一样调用，可以提高程序的运行效率。

#include <iostream>
#include <functional>

int add(int a, int b)
{
    return a + b;
}

int main()
{
    auto f = std::bind(add, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);
    int result = f(1, 2);
    std::cout << "result: " << result << std::endl;
    return 0;
}

上面的代码中，我们定义了一个add函数，使用std::bind函数将这个函数和两个参数绑定起来，得到一个可调用对象f。我们使用f(1, 2)调用这个可调用对象，并获取函数的结果，最后将结果输出到控制台。这个过程中，函数调用是由f对象完成的。

示例说明

下面我们分别对future和bind进行示例说明。

future示例

我们编写一个程序，计算一个数的平方，并将结果异步输出到控制台。

#include <iostream>
#include <future>
#include <chrono>

int square(int x)
{
    return x * x;
}

int main()
{
    std::future<void> f = std::async([&](){
        std::cout << "The square of 10 is " << square(10) << std::endl;
    });
    std::cout << "Waiting for the result..." << std::endl;
    f.wait();
    return 0;
}

在这个程序中，我们使用std::async函数创建了一个异步任务，使用Lambda表达式打印出10的平方，并使用std::future类型的变量f存储异步任务的结果。在使用f.wait()方法等待异步任务完成前，我们先在主线程中打印出“Waiting for the result...”字样。

bind示例

我们编写一个程序，计算一个数的平方，并将结果输出到控制台。

#include <iostream>
#include <functional>

int square(int x)
{
    return x * x;
}

int main()
{
    auto f = std::bind(square, 10);
    int result = f();
    std::cout << "The square of 10 is " << result << std::endl;
    return 0;
}

在这个程序中，我们使用std::bind函数将square函数和参数10绑定起来，得到一个可调用对象f，我们使用f()调用这个可调用对象，获取函数的结果，并将结果输出到控制台。