Item 36: Specify std::launch::async if asynchronicity is essential.

当你使用 std::async() 执行一个函数或可调用对象时，你通常期望这个函数是异步执行。但是， std::async() 不一定如你所愿。其实 std::async() 是根据执行策略决定是否会异步执行。 std::async() 有两种执行策略，定义在 std::launch 作用域中：

• std::launch::async 函数或可执行对象必须异步执行，也即运行在其他线程上。
• std::launch::deferred 函数或可执行对象延迟执行。仅在 std::async() 的返回对象 std::future 调用 get 或 wait 时，才在当前线程同步执行，并且调用者会阻塞直到函数执行完成。

std::async() 的默认策略其实是二者的组合，也即以下两者涵义完全相同：

auto fut1 = std::async(f); // run f using default launch policy

auto fut2 = std::async(std::launch::async |   // run f either
                       std::launch::deferred, // async or
                       f);                    // deferred

默认的策略下，f 可能是同步执行也可能是异步执行。正如 Item 35: Prefer task-based programming to thread-based. 中讨论的：标准库的线程管理模块承担了线程的创建和释放的职责，可以有效避免超额订阅、保证负载均衡。这极大地方便了 std::async 的使用。

但是，默认策略也会有如下问题：

• 无法预测 f 是否是并发执行。
• 无法预测 f 是否运行在 get 或 wait 调用时的线程上。
• 甚至无法预测 f 是否已经执行了。因为没法保证一定会调用 get 或 wait。

当 f 要访问本地线程存储（TLS，Thread Local Storage）时，无法预测访问的是哪个线程的本地存储。

auto fut = std::async(f); // TLS for f possibly for
                          // independent thread, but
                          // possibly for thread
                          // invoking get or wait on fut

std::async 的默认策略还会影响到 wait_for 超时调用写法，可能导致 bug，例如：

using namespace std::literals; // for C++14 duration suffixes; see Item 34
void f()                       // f sleeps for 1 second, then returns
{
    
  std::this_thread::sleep_for(1s);
}
auto fut = std::async(f);             // run f asynchronously (conceptually)
while (fut.wait_for(100ms) !=         // loop until f has
       std::future_status::ready)     // finished running...
{
                                         // which may never happen!
  …
}

如果 std::async 是并发执行，也即执行策略为 std::launch::async，以上代码没有问题。但是，如果执行策略为 std::launch::deferred时，fut.wait_for 总是返回 future_status::deferred，以上代码就会有问题。解决办法也很简单，先通过 wait_for 的超时时间为 0 来检测 std::async 是异步执行还是同步执行：

auto fut = std::async(f);          // as above
if (fut.wait_for(0s) ==            // if task is
    std::future_status::deferred)  // deferred...
{
    
             // ...use wait or get on fut
  …          // to call f synchronously
  
} else {
         // task isn't deferred
  while (fut.wait_for(100ms) !=          // infinite loop not
         std::future_status::ready) {
        // possible (assuming
                                         // f finishes)
    …                // task is neither deferred nor ready,
                     // so do concurrent work until it's ready
  }
  …                  // fut is ready
}

综上，如果你的使用场景不是以下几种，则需要考虑是否需要替换 std::async 的默认策略：

• 当调用 get 或 wait 时，任务不需要并发执行。
• 并不关心访问的是哪个线程的本地存储。
• 可以保证 get 或 wait 一定会被调用，或者任务不被执行也能接受。
• 使用 wait_for 或 wait_until 时，需要考虑 std::launch::deferred 策略。

如果不是以上场景，你可能需要指定使用 std::launch::async 策略，也即真正创建一个线程去并发执行任务：

auto fut = std::async(std::launch::async, f);  // launch f asynchronously

这里提供一个并发执行任务的封装：

template<typename F, typename... Ts>  // C++11
inline
std::future<typename std::result_of<F(Ts...)>::type>
reallyAsync(F&& f, Ts&&... params)       // return future
{
                                            // for asynchronous
  return std::async(std::launch::async,  // call to f(params...)
                    std::forward<F>(f),
                    std::forward<Ts>(params)...);
}

reallyAsync 接受一个可执行对象 f 和 多个参数 params，并完美转发给 std::async ，同时使用 std::launch::async 策略。C++14 版本如下：

template<typename F, typename... Ts>
inline
auto     // C++14
reallyAsync(F&& f, Ts&&... params)
{
    
  return std::async(std::launch::async,
  std::forward<F>(f),
  std::forward<Ts>(params)...);
}

至此，本文结束。

参考：

• Effective Modern C++