VS2010點滴——Concurrency Runtime namespace（異步編程一）

微軟已經在VS10中加入了Concurrency Runtime namespace來支持C++的異步編程，筆者認爲異步編程在是現代編程語言的一個發展方向。在此總結一些異步編程的基本概念和語法，希望能給大家理解異步編程帶來一些方便。

首先，異步編程的基本單位是task class。我們把想要執行異步操作的函數放入task 裏面，通過協調這些task的關係，來實現基於函數的異步操作。這種方式相對於傳統的基於線程池的異步調用，開發者不需要關心底層的線程如何分配，資源如何同步，是否有死鎖的存在。這樣，開發者會更專注於代碼的邏輯，進而提高編程的效率。

task<T> 是一個模板類，T是函數返回值的類型，比如task<int> t([](){return 1;})，或者函數返回值爲空task<void> t([](){return;})。task的構造函數傳入參數可以是lambda表達式。我們聲明瞭一個task之後，通過調用wait()方法去執行他，對於有返回值的task，我們調用.get()方法去取得他的返回值。下面是一個簡單的例子

#include <ppltasks.h>
#include <iostream>
using namespace Concurrency;
using namespace std;
int wmain()
{
task<int> t([]() {
return 42;
});
t.wait();
wcout << t.get() << endl;
}

我們可以用.then()的方法去指定一個連續的任務，就是在前一個task完成之後立刻執行.then()裏面的函數。這個函數要求接受前一個任務返回的結果。比如前一個任務中函數返回的是int 那麼在.then()的函數裏面就要指定傳入參數爲int的lambda表達式()[int res]{ res++;}。.then()方法只要求傳入參數和上一個任務相同，而返回值可以不同。比如下面的代碼，第一個task返回int，在第一個then中返回void，然後返回int，最後返回void。這裏要注意的是，在最後一個then()中調用wait，而不是t.wait()，否則第一個.then 不會執行。

task<int> t([]() {
return 42;
});
t.then([](int res){wcout<<"Hello";}).then([](){return 1;}).then([](int res){wcout<<res<<endl;}).wait();
wcout << t.get() << endl;

這段代碼展示的是如何嵌套task，注意這裏的返回值雖然是task<int>，但是外面的task的參數依然是int，這兩個參數要保持一致。

task<int> t([]() {
wcout << L"Task A" << endl;
// Create an inner task that runs before any continuation
// of the outer task.
return task<int>([]() {
wcout << L"Task B" << endl;
return 1;
});
});

一組task的執行，我們可以把一組task放入到容器裏，然後通過when_all()，這個函數去執行他們，when_all傳入參數是容器迭代器的開始和結束。這裏要求容器裏面的task的返回值必須相同。這是沒有返回值的例子

// Start multiple tasks.
array<task<void>, 3> tasks = {
task<void>([] { wcout << "Hello from taskA." << endl; }),
task<void>([] { wcout << "Hello from taskB." << endl; }),
task<void>([] { wcout << "Hello from taskC." << endl; })
};
auto joinTask = when_all(tasks.begin(), tasks.end());
// Print a message from the joining thread.
wcout << "Hello from the joining thread." << endl;
// Wait for the tasks to finish.
joinTask.wait();

這是有返回值的例子，注意when_all().then 的傳入參數是vector<T>

// Start multiple tasks.
array<task<int>, 3> tasks = {
task<int>([] { return 88; }),
task<int>([] { return 42; }),
task<int>([] { return 99; })
};
auto joinTask = when_all(tasks.begin(), tasks.end())
.then([](vector<int> results)
{
wcout << "The sum is "
<< accumulate(results.begin(), results.end(), 0)
<< L'.' << endl;
});
// Print a message from the joining thread.
wcout << "Hello from the joining thread." << endl;
// Wait for the tasks to finish.
joinTask.wait();

when_all().wait()是當容器裏面所有的task都被執行後，才繼續向下執行。而when_any().wait()就是當容器裏第一個task完成之後，就繼續向下執行。和when_all 一樣，when_any 要求task的返回值相同。但是，when_any().then()的傳入參數是pair<T, size_t> pair.first 是task的返回值，pair.second是已經完成的task的序號。