Asynchronisme, interopérabilité entre C++/WinRT et C++/CX

Article
07/14/2023

Conseil

Même si nous vous recommandons de lire cette rubrique depuis le début, vous pouvez accéder directement à un résumé des techniques d’interopérabilité dans la section Vue d’ensemble du déplacement de C++/CX asynchrone vers C++/WinRT.

Il s’agit d’une rubrique avancée relative au déplacement progressif vers C++/WinRT de C++/CX. Cette rubrique commence là où la rubrique Interopérabilité entre C++/WinRT et C++/CX s’arrête.

Si la taille ou la complexité de votre codebase rend nécessaire le déplacement progressif de votre projet, vous aurez besoin d’un processus de déplacement dans lequel, le code C++/CX et C++/WinRT existent côte à côte pendant un moment dans le même projet. Si vous avez un code asynchrone, vous devrez peut-être avoir des chaînes de tâches de bibliothèque de modèles parallèles (PPL) et des coroutines existant côte à côte dans votre projet à mesure que vous déplacez progressivement votre code source. Cette rubrique se concentre sur les techniques d’interopérabilité entre le code asynchrone C++/CX et le code asynchrone C++/WinRT. Vous pouvez utiliser ces techniques individuellement ou ensemble. Ces techniques vous permettent d’effectuer des modifications locales, progressives et contrôlées tout au long du cheminement vers le portage de l’ensemble de votre projet, sans que chaque modification ne se produise en cascade de manière incontrôlée tout au long du projet.

Avant de lire cette rubrique, il est judicieux de lire Interopérabilité entre C++/WinRT et C++/CX. Cette rubrique vous montre comment préparer votre projet pour le déplacement progressif. Elle présente également deux fonctions d’application auxiliaire que vous pouvez utiliser pour convertir un objet C++/CX en un objet C++/WinRT (et inversement). Cette rubrique sur l’asynchronisme s’appuie sur ces informations et utilise ces fonctions d’application auxiliaire.

Notes

Le déplacement progressif entre C++/CX et C++/WinRT présente certaines limites. Si vous avez un projet de composant Windows Runtime, le déplacement progressif est impossible et vous devrez déplacer le projet en une seule passe. Et pour un projet XAML, à un moment donné, vos types de pages XAML doivent être soit tous les C++/WinRT soit tous les C++/CX. Pour plus d’informations, consultez la rubrique Passer de C++/CX à C++/WinRT.

La raison pour laquelle une rubrique entière est dédiée à l’interopérabilité du code asynchrone

Le déplacement à partir de C++/CX vers C++/WinRT est généralement simple, à l’exception du déplacement depuis des tâches Bibliothèque de modèles parallèles (PPL) vers des coroutines. Les modèles sont différents. Il n’existe pas de mappage un-à-un naturel entre les tâches PPL et les coroutines et il n’existe aucun moyen simple (qui fonctionne pour tous les cas) de déplacer mécaniquement le code.

La bonne nouvelle, c’est que la conversion des tâches en coroutines entraîne des simplifications significatives. De plus, les équipes de développement signalent régulièrement qu’une fois qu’elles dépassent le seuil de déplacement de leur code asynchrone, le reste du travail de déplacement est essentiellement mécanique.

Souvent, un algorithme a été initialement écrit pour répondre à des API synchrones. Ensuite, cela a été traduit en tâches et en continuations explicites, le résultat étant souvent un obscurcissement par inadvertance de la logique sous-jacente. Par exemple, les boucles deviennent récursivité ; les branches if-else se transforment en arborescence imbriquée (une chaîne) de tâches ; les variables partagées deviennent shared_ptr. Pour déconstruire la structure souvent non naturelle du code source PPL, nous vous recommandons de commencer par revenir en arrière et de comprendre l’intention du code d’origine (c’est-à-dire de découvrir la version synchrone d’origine). Puis insérez (« co_await ») le code dans les emplacements appropriés.

Pour cette raison, si vous disposez d’une version C# (au lieu de C++/CX) du code asynchrone à partir duquel commencer votre déplacement, cela peut vous permettre d’obtenir une gestion du temps plus simple et un déplacement plus propre. Le code C# utilise await. Ainsi, le code C# suit déjà essentiellement une philosophie de début avec une version synchrone, puis insère await dans les espaces appropriés.

Si vous ne disposez pas d’une version C# de votre projet, vous pouvez utiliser les techniques décrites dans cette rubrique. Et une fois que vous aurez déplacé l’application vers C++/WinRT, la structure de votre code asynchrone sera alors plus facile à déplacer vers C#, si vous le souhaitez.

Un arrière-plan en programmation asynchrone

Afin d’avoir un cadre de référence commun pour des concepts et une terminologie de la programmation asynchrone, nous allons rapidement définir la scène concernant la programmation asynchrone Windows Runtime en général, ainsi que la façon dont les deux projections de langage C++ sont chacune superposées au-dessus de manière différente.

Votre projet a des méthodes qui fonctionnent de manière asynchrone. On en distingue deux sortes.

Il est courant d’attendre la fin d’un travail asynchrone avant de faire quoi que ce soit d’autre. Une méthode qui retourne un objet d’opération asynchrone est une méthode dont vous pouvez attendre la fin.
Mais parfois, vous ne souhaitez pas ou devez attendre la fin du travail effectué de façon asynchrone. Dans ce cas, il est plus efficace pour la méthode asynchrone de ne pas retourner un objet d’opération asynchrone. Une méthode asynchrone, dont vous n’attendez pas la fin de l’exécution, est connue sous le nom de méthode fire-and-forget (déclencher et oublier).

Objets asynchrones Windows Runtime (IAsyncXxx)

L’espace de noms Windows Runtime Windows::Foundation contient quatre types d’objets d’opérations asynchrones.

Dans cette rubrique, lorsque nous utilisons le raccourci pratique de IAsyncXxx, nous faisons référence à ces types collectivement ou nous parlons de l’un des quatre types sans avoir à spécifier lequel.

C++/CX asynchrone

Le code C++/CX asynchrone utilise les tâches de Bibliothèque de modèles parallèles (PPL). Une tâche PPL est représentée par la classe concurrency::task.

En règle générale, une méthode C++/CX asynchrone associe des tâches PPL en utilisant des fonctions lambda avec concurrency::create_task et concurrency::task::then. Chacune fonction lambda retourne une tâche qui, lorsqu’elle se termine, produit une valeur qui est ensuite passée dans le lambda de la continuation de la tâche.

Sinon, au lieu d’appeler create_task pour créer une tâche, une méthode C++/CX asynchrone peut appeler concurrency::create_async pour créer un IAsyncXxx^.

Le type de retour d’une méthode C++/CX asynchrone peut être une tâche PPL ou un IAsyncXxx^.

Dans les deux cas, la méthode elle-même utilise le mot-clé return pour retourner un objet asynchrone qui, une fois terminé, produit la valeur que l’appelant souhaite réellement (peut-être un fichier, un tableau d’octets ou un booléen).

Notes

Si une méthode C++/CX asynchrone retourne un IAsyncXxx^, le TResult (le cas échéant) est limité à être un type Windows Runtime. Une valeur booléenne, par exemple, est un type Windows Runtime, mais un type projeté C++/CX (par exemple, Platform::Array<byte>^) ne l’est pas.

C++/WinRT asynchrone

C++/WinRT intègre des coroutines C++ dans le modèle de programmation. Les coroutines et l’instruction co_await fournissent un moyen naturel d’attendre un résultat de manière coopérative.

Chaque type IAsyncXxx est projeté dans un type correspondant dans l’espace de noms C++/WinRT winrt::Windows::Foundation. Nous y faisons référence en tant que winrt::IAsyncXxx (par rapport à un IAsyncXxx^ de C++/CX).

Le type de retour d’une coroutine C++/WinRT est un winrt::IAsyncXxx ou winrt::fire_and_forget. Plutôt que d’utiliser le mot-clé return pour retourner un objet asynchrone, une coroutine utilise le mot-clé co_return pour retourner coopérativement la valeur que l’appelant souhaite réellement (peut-être un fichier, un tableau d’octets ou un booléen).

Si une méthode contient au moins une instruction co_await (ou au moins co_return ou co_yield), la méthode est une coroutine pour cette raison.

Pour plus d’informations et des exemples de code, voir Opérations concurrentes et asynchrones avec C++/WinRT.

Exemple de jeu Direct3D (Simple3DGameDX)

Cette rubrique contient des procédures pas à pas de techniques de programmation spécifiques qui illustrent comment déplacer progressivement un code asynchrone. Pour faire office d’étude de cas, nous allons utiliser la version C++/CX de l’exemple de jeu Direct3D (qui est appelé Simple3DGameDX). Nous vous présenterons des exemples sur la façon dont vous pouvez prendre le code source C++/CX d’origine dans ce projet et déplacer progressivement son code asynchrone vers C++/WinRT.

Téléchargez le fichier ZIP à partir du lien ci-dessus et décompressez-le.
Ouvrez le projet C++/CX (il se trouve dans le dossier nommé cpp) dans Visual Studio.
Vous devrez ensuite ajouter le support C++/WinRT au projet. Les étapes que vous suivez sont décrites dans Prise en charge du projet et ajout du support C++/WinRT. Dans cette section, l’étape de l’ajout du fichier d’en-tête interop_helpers.h à votre projet est particulièrement importante, car nous allons dépendre de ces fonctions d’application auxiliaire dans cette rubrique.
Enfin, ajoutez #include <pplawait.h> à pch.h. Cela vous donne un support de coroutine pour la bibliothèque de modèles parallèles (plus d’informations sur ce support dans la section suivante).

Ne générez pas encore l’application, car vous obtiendriez des erreurs sur un octet ambigu. Comment résoudre cela.

Ouvrir BasicLoader.cpp et commenter using namespace std;.
Dans ce même fichier de code source, vous devez qualifier shared_ptr comme std::shared_ptr. Vous pouvez le faire avec une recherche et un remplacement dans ce fichier.
Qualifiez ensuite un vecteur comme std::vector et une chaîne comme std::string.

Le projet est maintenant de nouveau généré, a un support C++/WinRT et contient les fonctions d’application auxiliaire d’interopérabilité from_cx et to_cx.

Vous avez maintenant le projet Simple3DGameDX prêt à suivre, ainsi que les procédures pas à pas de code de cette rubrique.

Vue d’ensemble du déplacement asynchrone de C++/CX vers C++/WinRT

En résumé, comme nous nous déplaçons, nous allons modifier les chaînes de tâches PPL en appels à co_await. Nous allons modifier la valeur de retour d’une méthode à partir d’une tâche PPL par un objet C++/WinRT winrt::IAsyncXxx. Nous allons également modifier tout IAsyncXxx^ par un winrt::IAsyncXxx.

Vous vous souviendrez qu’une coroutine est une méthode qui appelle co_xxx. La coroutine C++/WinRT utilise co_return pour retourner sa valeur de façon collaborative. Grâce au support de la coroutine pour PPL (fourni par pplawait.h), vous pouvez également utiliser co_return pour retourner une tâche PPL à partir d’une coroutine. Vous pouvez également co_await les tâches et IAsyncXxx. Toutefois, vous ne pouvez pas utiliser co_return pour retourner un IAsyncXxx^. Le tableau ci-dessous décrit le support d’interopérabilité entre les différentes techniques asynchrones avec pplawait.h dans l’image.

Méthode	Pouvez-vous co-attendre (`co_await`) ?	Pouvez-vous co-retourner (`co_return`) une valeur ?
La méthode retourne task<void>	Oui	Oui
La méthode retourne task<T>	Non	Oui
La méthode retourne IAsyncXxx^	Oui	Faux. Mais vous incluez create_async dans un wrapper autour d’une tâche qui utilise `co_return`.
La méthode retourne winrt::IAsyncXxx	Oui	Oui

Utilisez le tableau suivant pour passer directement à la section qui décrit une technique d’interopérabilité intéressante ou poursuivez simplement votre lecture à partir d’ici.

Technique d’interopérabilité asynchrone	Section dans cette rubrique
Utilisez `co_await` pour attendre une méthode task<void> à partir d’une méthode fire-and-forget ou au sein d’un constructeur.	Attendre task<void> dans une méthode fire-and-forget
Utilisez `co_await` pour attendre une méthode task<void> à partir d’une méthode task<void>.	Attendre task<void> dans une méthode task<void>
Utilisez `co_await` pour attendre une méthode task<void> à partir d’une méthode task<T>.	Attendre task<void> dans une méthode task<T>
Utilisez `co_await` pour attendre une méthode IAsyncXxx^.	Attendre une IAsyncXxx^ dans une méthode de tâche, en laissant le reste du projet inchangé
Utilisez `co_return` dans une méthode task<void>.	Attendre task<void> dans une méthode task<void>
Utilisez `co_return` dans une méthode task<T>.	Attendre une IAsyncXxx^ dans une méthode de tâche, en laissant le reste du projet inchangé
Incluez create_async dans un wrapper autour d’une tâche qui utilise `co_return`.	Incluez create_async dans un wrapper autour d’une tâche qui utilise `co_return`
Déplacez concurrency::wait.	Déplacer concurrency::wait vers `co_await winrt::resume_after`
Retournez winrt::IAsyncXxx au lieu de task<void>.	Porter un type de retour task<void> vers winrt::IAsyncXxx
Convertissez un winrt::IAsyncXxx<T> (T est primitif) en un task<T>.	Convertir un winrt::IAsyncXxx<T> (T est primitif) en un task<T>
Convertissez un winrt::IAsyncXxx<T> (T est un type Windows Runtime) en un task<T^>.	Convertir un winrt::IAsyncXxx<T> (T est un type Windows Runtime) en un task<T^>

Et voici un bref exemple de code illustrant une partie du support.

#include <ppltasks.h>
#include <pplawait.h>
#include <winrt/Windows.Foundation.h>

concurrency::task<bool> TaskAsync()
{
    co_return true;
}

Windows::Foundation::IAsyncOperation<bool>^ IAsyncXxxCppCXAsync()
{
    // co_return true; // Error! Can't do that. But you can do
    // the following.
    return concurrency::create_async([=]() -> concurrency::task<bool> {
        co_return true;
        });
}

winrt::Windows::Foundation::IAsyncOperation<bool> IAsyncXxxCppWinRTAsync()
{
    co_return true;
}

concurrency::task<bool> CppCXAsync()
{
    bool b1 = co_await TaskAsync();
    bool b2 = co_await IAsyncXxxCppCXAsync();
    co_return co_await IAsyncXxxCppWinRTAsync();
}

winrt::fire_and_forget CppWinRTAsync()
{
    bool b1 = co_await TaskAsync();
    bool b2 = co_await IAsyncXxxCppCXAsync();
    bool b3 = co_await IAsyncXxxCppWinRTAsync();
}

Important

Même avec ces options d’interopérabilité exceptionnelles, le déplacement dépend progressivement du choix des modifications que nous pouvons apporter de manière chirurgicale et qui n’affectent pas le reste du projet. Nous voulons éviter les tiraillements à une extrémité libre arbitraire et ainsi annuler la structure de l’ensemble du projet. Pour cela, nous devons effectuer des tâches dans un ordre particulier. Nous examinerons ensuite quelques exemples de modifications des déplacements/interop asynchrones.

Attendre une méthode task<void>, en laissant le reste du projet inchangé

Une méthode qui retourne task<void> effectue un travail de façon asynchrone, et elle retourne un objet d’opération asynchrone, mais ne produit finalement pas de valeur. Nous pouvons co_await une méthode comme cela.

C’est pourquoi il est judicieux de commencer à déplacer un code asynchrone progressivement en recherchant des emplacements où appeler de telles méthodes. Ces emplacements impliquent la création et/ou le renvoi d’une tâche. Ils peuvent également impliquer le type de la chaîne de tâches dans laquelle chacune des tâches ne produit aucune valeur les unes après les autres. Dans des emplacements comme celui-ci, vous pouvez simplement remplacer le code asynchrone par des instructions co_await, comme nous le verrons.

Notes

Au cours de la lecture de cette rubrique, vous constaterez l’avantage de cette stratégie. Une fois qu’une méthode task<void> particulière est appelée de façon exclusive via co_await, vous êtes libre de déplacer cette méthode vers C++/WinRT et de faire en sorte qu’elle retourne un winrt::IAsyncXxx.

Prenons quelques exemples. Ouvrez le projet Simple3DGameDX (consultez l’exemple de jeu Direct3D).

Important

Dans les exemples qui suivent, à mesure que vous voyez les implémentations de méthodes modifiées, gardez à l’esprit que nous n’avons pas besoin de modifier les appelants des méthodes que nous modifions. Ces modifications sont localisées et ne sont pas mises en cascade dans le projet.

Attendre task<void> dans une méthode fire-and-forget

Commençons par attendre task<void> dans une méthode fire-and-forget, puisque c’est le cas le plus simple. Il s’agit de méthodes qui fonctionnent de manière asynchrone, mais l’appelant de la méthode n’attend pas que ce travail soit terminé. Il vous suffit d’appeler la méthode et de l’oublier, malgré le fait qu’elle se termine de façon asynchrone.

Recherchez dans la racine du graphique de dépendance de votre projet les méthodes void qui contiennent des chaînes create_task et/ou task où seules les méthodes task<void> sont appelées.

Dans Simple3DGameDX, vous trouverez du code similaire à celui de l’implémentation de la méthode GameMain::Update. Il se trouve dans le fichier de code source GameMain.cpp.

GameMain::Update

Voici un extrait de la version C++/CX de la méthode qui présente les deux parties de la méthode qui se terminent de manière asynchrone.

void GameMain::Update()
{
    ...
    case UpdateEngineState::WaitingForPress:
        ...
        m_game->LoadLevelAsync().then([this]()
        {
            m_game->FinalizeLoadLevel();
            m_updateState = UpdateEngineState::ResourcesLoaded;
        }, task_continuation_context::use_current());
        ...
    case UpdateEngineState::Dynamics:
        ...
        m_game->LoadLevelAsync().then([this]()
        {
            m_game->FinalizeLoadLevel();
            m_updateState = UpdateEngineState::ResourcesLoaded;
        }, task_continuation_context::use_current());
        ...
    ...
}

Vous pouvez voir un appel à la méthode Simple3DGame::LoadLevelAsync (qui retourne un task<void> PPL). Une continuation qui effectue un travail synchrone suit. LoadLevelAsync est asynchrone, mais ne retourne pas de valeur. Donc aucune valeur n’est passée de la tâche à la continuation.

Nous pouvons apporter le même type de modification au code dans ces deux emplacements. Le code est expliqué après la liste ci-dessous. Nous pourrions avoir une discussion ici sur la manière sûre d’accéder au pointeur this dans une coroutine de membre de classe. Reportons cela à une section ultérieure (la discussion sur co_await et le pointeur this), car notre code actuel fonctionne parfaitement.

winrt::fire_and_forget GameMain::Update()
{
    ...
    case UpdateEngineState::WaitingForPress:
        ...
        co_await m_game->LoadLevelAsync();
        m_game->FinalizeLoadLevel();
        m_updateState = UpdateEngineState::ResourcesLoaded;
        ...
    case UpdateEngineState::Dynamics:
        ...
        co_await m_game->LoadLevelAsync();
        m_game->FinalizeLoadLevel();
        m_updateState = UpdateEngineState::ResourcesLoaded;
        ...
    ...
}

Comme vous pouvez le voir, étant donné que LoadLevelAsync retourne une tâche, nous pouvons la co_await. Et nous n’avons pas besoin d’une continuation explicite, le code qui suit un co_await s’exécute uniquement quand LoadLevelAsync se termine.

L’introduction de co_await transforme la méthode en une coroutine, de sorte que nous ne pouvons pas la laisser retourner void. Il s’agit d’une méthode tire et oublie. Nous l’avons modifiée pour qu’elle retourne winrt::fire_and_forget.

Vous devez également modifier GameMain.h. Modifiez également le type de retour de GameMain::Update de void à winrt::fire_and_forget dans la déclaration.

Vous pouvez apporter cette modification à votre copie du projet et le jeu est toujours généré et s’exécute de la même façon. Le code source est toujours C++/CX, mais il utilise maintenant les mêmes modèles que C++/WinRT, ce qui nous a un peu plus permis de déplacer la suite du code de manière mécanique.

GameMain::ResetGame

GameMain::ResetGame est une autre méthode de tire et oublie ; elle appelle également LoadLevelAsync. Vous pouvez donc y apporter les mêmes modifications si vous souhaitez vous familiariser avec cette pratique de codage.

GameMain::OnDeviceRestored

Les choses sont un peu plus intéressantes dans GameMain::OnDeviceRestored en raison de l’imbrication plus profonde du code asynchrone, y compris une tâche non-opérationnelle. Voici un aperçu des parties asynchrones de la méthode (avec le code synchrone le moins intéressant représenté par des ellipses).

void GameMain::OnDeviceRestored()
{
    ...
    create_task([this]()
    {
        return m_renderer->CreateGameDeviceResourcesAsync(m_game);
    }).then([this]()
    {
        ...
        if (m_updateState == UpdateEngineState::WaitingForResources)
        {
            ...
            return m_game->LoadLevelAsync().then([this]()
            {
                ...
            }, task_continuation_context::use_current());
        }
        else
        {
            return create_task([]()
            {
                // Return a no-op task.
            });
        }
    }, task_continuation_context::use_current()).then([this]()
    {
        ...
    }, task_continuation_context::use_current());
}

Tout d’abord, modifiez le type de retour de GameMain:: OnDeviceRestored de void par winrt::fire_and_forget dans GameMain.h et .cpp. Vous devez également ouvrir DeviceResources.h et apporter la même modification au type de retour de IDeviceNotify:: OnDeviceRestored.

Pour déplacer le code asynchrone, supprimez tous les appels create_task et then et leurs accolades et simplifiez la méthode dans une série d’instructions.

Modifiez les return qui renvoient une tâche en co_await. Vous allez laisser un return qui ne retourne rien. Par conséquent, supprimez-le. Lorsque vous avez terminé, la tâche non opérationnelle a disparu et le contour des parties asynchrones de la méthode ressemblera à ceci. Là encore, le code synchrone le moins intéressant est élidé.

winrt::fire_and_forget GameMain::OnDeviceRestored()
{
    ...
    co_await m_renderer->CreateGameDeviceResourcesAsync(m_game);
    ...
    if (m_updateState == UpdateEngineState::WaitingForResources)
    {
        co_await m_game->LoadLevelAsync();
        ...
    }
    ...
}

Comme vous pouvez le constater, cette forme de structure asynchrone est beaucoup plus simple et plus facile à lire.

GameMain::GameMain

Le constructeur GameMain::GameMain exécute le travail de façon asynchrone et aucune partie du projet n’attend la fin de ce travail. Là encore, cette liste décrit les parties asynchrones.

GameMain::GameMain(...) : ...
{
    ...
    create_task([this]()
    {
        ...
        return m_renderer->CreateGameDeviceResourcesAsync(m_game);
    }).then([this]()
    {
        ...
        if (m_updateState == UpdateEngineState::WaitingForResources)
        {
            return m_game->LoadLevelAsync().then([this]()
            {
                ...
            }, task_continuation_context::use_current());
        }
        else
        {
            return create_task([]()
            {
                // Return a no-op task.
            });
        }
    }, task_continuation_context::use_current()).then([this]()
    {
        ....
    }, task_continuation_context::use_current());
}

Toutefois, un constructeur ne peut pas retourner winrt:: fire_and_forget, nous allons donc déplacer le code asynchrone dans une nouvelle méthode tire et oublie GameMain::ConstructInBackground, aplatir le code dans des instructions co_await et appeler la nouvelle méthode à partir du constructeur. Résultat :

GameMain::GameMain(...) : ...
{
    ...
    ConstructInBackground();
}

winrt::fire_and_forget GameMain::ConstructInBackground()
{
    ...
    co_await m_renderer->CreateGameDeviceResourcesAsync(m_game);
    ...
    if (m_updateState == UpdateEngineState::WaitingForResources)
    {
        ...
        co_await m_game->LoadLevelAsync();
        ...
    }
    ...
}

L’ensemble des méthodes fire-and-forget, en fait, l’ensemble du code asynchrone, dans GameMain a été converti en coroutines. Si vous pensez que cela s’est bien incliné, vous pourriez peut-être rechercher des méthodes tire et oublie dans d’autres classes et apporter des modifications similaires.

Discussion différée sur `co_await` et le pointeur this

Lorsque nous avons apporté des modifications à GameMain:: Update, j’ai différé une discussion sur le pointeur this. Voyons ici cette discussion.

Cela s’applique à toutes les méthodes que nous avons modifiées jusqu’à présent et s’applique à toutes les coroutines, pas seulement les coroutines tire et oublie. L’introduction d’un co_await en une méthode introduit des points de suspension. Et pour cette raison, nous devons faire attention au pointeur this, que nous utilisons, bien sûr, après les points de suspension chaque fois que nous accéderons à un membre de classe.

Finalement, la solution consiste à appeler implémente::get_strong. Toutefois, pour une présentation complète du problème et de la solution, consultez Accès en toute sécurité au pointeur this dans une coroutine de membre de classe .

Vous pouvez appeler implements::get_strong uniquement dans une classe dérivée de winrt::implements.

Dériver GameMain de winrt::implements

La première modification à apporter est dans GameMain.h.

class GameMain :
    public DX::IDeviceNotify

GameMain continuera à implémenter DX::IDeviceNotify, mais nous allons le modifier pour qu’il dérive de winrt::implements.

class GameMain : 
    public winrt::implements<GameMain, winrt::Windows::Foundation::IInspectable>,
    DX::IDeviceNotify

Ensuite, dans App.cpp, vous trouverez cette méthode.

void App::Load(Platform::String^)
{
    if (!m_main)
    {
        m_main = std::unique_ptr<GameMain>(new GameMain(m_deviceResources));
    }
}

Mais maintenant que GameMain dérive de winrt::implements, nous devons le construire d’une manière différente. Dans ce cas, nous utiliserons le modèle de fonction winrt::make_self. Pour plus d’informations, consultez Instanciation et retour des types et interfaces d’implémentation.

Remplacez la ligne de code par cela.

    ...
    m_main = winrt::make_self<GameMain>(m_deviceResources);
    ...

Pour fermer la boucle sur cette modification, vous devez également modifier le type de m_main. Dans App.h, vous trouverez ce code.

ref class App sealed :
    public Windows::ApplicationModel::Core::IFrameworkView
{
    ...
private:
    ...
    std::unique_ptr<GameMain> m_main;
};

Remplacez cette déclaration de m_main par cela.

    ...
    winrt::com_ptr<GameMain> m_main;
    ...

Nous pouvons maintenant appeler Implements::get_strong

Pour GameMain::Update et, pour toutes les autres méthodes, nous avons ajouté un co_await à, voici comment vous pouvez appeler get_strong au début d’une coroutine pour vous assurer qu’une référence forte subsiste jusqu’à ce que la coroutine se termine.

winrt::fire_and_forget GameMain::Update()
{
    auto strong_this{ get_strong() }; // Keep *this* alive.
    ...
        co_await ...
    ...
}

Attendre task<void> dans une méthode task<void>

Le cas le plus simple suivant est d’attendre task<void> dans une méthode qui retourne elle-même task<void>. En effet, nous pouvons co-attendre (co_await) un task<void> et co-retourner (co_return) à partir d’une tâche.

Vous trouverez un exemple très simple dans l’implémentation de la méthode Simple3DGame::LoadLevelAsync. Il se trouve dans le fichier de code source Simple3DGame.cpp.

task<void> Simple3DGame::LoadLevelAsync()
{
    m_level[m_currentLevel]->Initialize(m_objects);
    m_levelDuration = m_level[m_currentLevel]->TimeLimit() + m_levelBonusTime;
    return m_renderer->LoadLevelResourcesAsync();
}

Il y a simplement du code synchrone, suivi par le retour de la tâche créée par GameRenderer::LoadLevelResourcesAsync.

Au lieu de retourner cette tâche, nous la co_await, puis co_return le void résultant.

task<void> Simple3DGame::LoadLevelAsync()
{
    m_level[m_currentLevel]->Initialize(m_objects);
    m_levelDuration = m_level[m_currentLevel]->TimeLimit() + m_levelBonusTime;
    co_return co_await m_renderer->LoadLevelResourcesAsync();
}

Cela ne ressemble pas à une modification profonde. Mais maintenant que nous appelons GameRenderer::LoadLevelResourcesAsync via co_await, nous sommes libres de la porter pour retourner un WinRT::IAsyncXxx au lieu d’une tâche. Nous le ferons plus loin dans la section Porter un type de retour task<void> vers winrt::IAsyncXxx.

Attendre task<void> dans une méthode task<T>

Bien qu’il ne soit pas possible de trouver des exemples appropriés dans Simple3DGameDX, nous pouvons combiner un exemple hypothétique simplement pour illustrer le modèle.

La première ligne de l’exemple de code ci-dessous illustre simplement le co_await simple d’un task<void>. Ensuite, afin de satisfaire au type de retour task<T>, nous devons retourner un StorageFile^ de manière asynchrone. Pour ce faire, nous effectuons un co_await d’une API Windows Runtime et un co_return du fichier résultant.

task<StorageFile^> Simple3DGame::LoadLevelAndRetrieveFileAsync(
    StorageFolder^ location,
    Platform::String^ filename)
{
    co_await m_renderer->LoadLevelResourcesAsync();
    co_return co_await location->GetFileAsync(filename);
}

Nous pourrions même pousser plus loin le déplacement de la méthode vers C++/WinRT de cette façon.

winrt::Windows::Foundation::IAsyncOperation<winrt::Windows::Storage::StorageFile>
Simple3DGame::LoadLevelAndRetrieveFileAsync(
    StorageFolder location,
    std::wstring filename)
{
    co_await m_renderer->LoadLevelResourcesAsync();
    co_return co_await location.GetFileAsync(filename);
}

Le membre de données m_renderer est toujours C++/CX dans cet exemple.

Attendre une IAsyncXxx^ dans une méthode de tâche, en laissant le reste du projet inchangé

Nous avons vu comment vous pouvez co_await effectuer des tâches<vides>. Vous pouvez également co_await une méthode qui retourne IAsyncXxx, qu’il s’agisse d’une méthode de votre projet ou d’une API Windows asynchrone (par exemple, StorageFolder.GetFileAsync, que nous avons co-attendu à la section précédente).

Pour obtenir un exemple de la façon dont nous pouvons effectuer ce type de modification de code, observons BasicReaderWriter::ReadDataAsync (vous le trouverez implémenté dans BasicReaderWriter.cpp).

Voici la version C++/CX d’origine.

task<Platform::Array<byte>^> BasicReaderWriter::ReadDataAsync(
    _In_ Platform::String^ filename
    )
{
    return task<StorageFile^>(m_location->GetFileAsync(filename)).then([=](StorageFile^ file)
    {
        return FileIO::ReadBufferAsync(file);
    }).then([=](IBuffer^ buffer)
    {
        auto fileData = ref new Platform::Array<byte>(buffer->Length);
        DataReader::FromBuffer(buffer)->ReadBytes(fileData);
        return fileData;
    });
}

L’extrait de code ci-dessous montre que nous pouvons co_await les API Windows qui retournent IAsyncXxx^. En outre, nous pouvons aussi co_return la valeur renvoyée par BasicReaderWriter::ReadDataAsync de manière asynchrone (dans ce cas, un tableau d’octets). Cette première étape montre comment apporter simplement ces modifications. Nous allons en fait déplacer le code C++/CX vers C++/WinRT dans la section suivante.

task<Platform::Array<byte>^> BasicReaderWriter::ReadDataAsync(
    _In_ Platform::String^ filename
)
{
    StorageFile^ file = co_await m_location->GetFileAsync(filename);
    IBuffer^ buffer = co_await FileIO::ReadBufferAsync(file);
    auto fileData = ref new Platform::Array<byte>(buffer->Length);
    DataReader::FromBuffer(buffer)->ReadBytes(fileData);
    co_return fileData;
}

Là encore, nous n’avons pas besoin de modifier les appelants des méthodes que nous modifions, car nous n’avons pas modifié le type de retour.

Déplacer ReadDataAsync (principalement) vers C++/WinRT, en laissant le reste du projet inchangé

Nous pouvons aller plus loin et déplacer la méthode presque entièrement vers C++/WinRT sans avoir à modifier une autre partie du projet.

La seule dépendance de cette méthode sur le reste du projet est le membre de données BasicReaderWriter::m_location, qui est un StorageFolder^ C++/CX. Pour que ce membre de données reste inchangé et pour ne pas changer le type de paramètre et le type de retour, nous devons uniquement effectuer quelques conversions, une au début et une à la fin de la méthode. Pour cela, nous pouvons utiliser les fonctions d’application auxiliaire d’interopérabilité from_cx et to_cx.

Voici comment BasicReaderWriter::ReadDataAsync surveille le déplacement de son implémentation de manière prépondérante vers C++/WinRT. Il s’agit d’un bon exemple de déplacement progressif. Cette méthode se trouve à l’étape où nous pouvons ne plus la considérer comme une méthode C++/CX qui utilise certaines techniques C++/WinRT et la voir comme une méthode C++/WinRT qui interagit avec C++/CX.

#include <winrt/Windows.Storage.h>
#include <winrt/Windows.Storage.Streams.h>
#include <robuffer.h>
...
task<Platform::Array<byte>^> BasicReaderWriter::ReadDataAsync(
    _In_ Platform::String^ filename)
{
    auto location_from_cx = from_cx<winrt::Windows::Storage::StorageFolder>(m_location);

    auto file = co_await location_from_cx.GetFileAsync(filename->Data());
    auto buffer = co_await winrt::Windows::Storage::FileIO::ReadBufferAsync(file);
    byte* bytes;
    auto byteAccess = buffer.as<Windows::Storage::Streams::IBufferByteAccess>();
    winrt::check_hresult(byteAccess->Buffer(&bytes));

    co_return ref new Platform::Array<byte>(bytes, buffer.Length());
}

Notes

Dans ReadDataAsync ci-dessus, nous construisons et retournons un nouveau tableau C++/CX. Et bien sûr, nous faisons cela pour satisfaire le type de retour de la méthode (afin de ne pas avoir à modifier le reste du projet).

Vous pouvez rencontrer d’autres exemples dans votre propre projet où, après le déplacement, vous atteignez la fin de la méthode et tout ce que vous avez est un objet C++/WinRT. Pour co_return cela, appelez simplement to_cx pour le convertir. La section suivante fournit plus d’informations à ce sujet ainsi qu’un exemple.

Convertir un winrt::IAsyncXxx<T> en un task<T>

Cette section traite de la situation où vous avez porté une méthode asynchrone vers C++/WinRT (de sorte qu’elle retourne un winrt::IAsyncXxx<T>), mais où vous avez encore du code C++/CX qui appelle cette méthode comme si elle retournait encore une tâche.

Dans un cas, T est primitif, ce qui ne nécessite pas de conversion.
Dans l’autre cas, T est un type Windows Runtime, que vous devez donc convertir en T^.

Convertir un winrt::IAsyncXxx<T> (T est primitif) en un task<T>

Le modèle de cette section s'applique lorsque vous renvoyez de manière asynchrone une valeur primitive (nous utiliserons une valeur booléenne à titre d’illustration). Prenons un exemple où une méthode que vous avez déjà déplacée vers C++ /WinRT possède cette signature.

winrt::Windows::Foundation::IAsyncOperation<bool>
MyClass::GetBoolMemberFunctionAsync()
{
    bool value = ...
    co_return value;
}

Vous pouvez convertir un appel à cette méthode en une tâche de ce type comme ceci.

task<bool> MyClass::RetrieveBoolTask()
{
    co_return co_await GetBoolMemberFunctionAsync();
}

Ou comme cela.

task<bool> MyClass::RetrieveBoolTask()
{
    return concurrency::create_task(
        [this]() -> concurrency::task<bool> {
            auto result = co_await GetBoolMemberFunctionAsync();
            co_return result;
        });
}

Remarquez que le type de retour tâche de la fonction lambda est explicite, car le compilateur ne peut pas le déduire.

Nous pourrions également appeler la méthode à partir d’une chaîne de tâches arbitraire comme celle-ci. Encore une fois, avec un type de retour lambda explicite.

...
.then([this]() -> concurrency::task<bool> {
    co_return co_await GetBoolMemberFunctionAsync();
}).then([this](bool result) {
    ...
});
...

Convertir un winrt::IAsyncXxx<T> (T est un type Windows Runtime) en un task<T^>

Le modèle de cette section s’applique lorsque vous renvoyez de manière asynchrone une valeur de Windows Runtime (nous utiliserons une valeur StorageFile à titre d’illustration). Prenons un exemple où une méthode que vous avez déjà déplacée vers C++ /WinRT possède cette signature.

winrt::Windows::Foundation::IAsyncOperation<winrt::Windows::Storage::StorageFile>
MyClass::GetStorageFileMemberFunctionAsync()
{
    co_return co_await winrt::Windows::Storage::StorageFile::GetFileFromPathAsync
    (L"MyFile.txt");
}

La liste suivante montre comment convertir un appel à cette méthode en une tâche. Notez que nous devons appeler la fonction auxiliaire d’interopérabilité to_cx pour convertir l’objet C++/WinRT retourné en un objet pointeur C++/CX (également connu sous le nom de Hat).

task<Windows::Storage::StorageFile^> RetrieveStorageFileTask()
{
    winrt::Windows::Storage::StorageFile storageFile =
        co_await GetStorageFileMemberFunctionAsync();
    co_return to_cx<Windows::Storage::StorageFile>(storageFile);
}

Voici une version plus succincte de cela.

task<Windows::Storage::StorageFile^> RetrieveStorageFileTask()
{
    co_return to_cx<Windows::Storage::StorageFile>(GetStorageFileMemberFunctionAsync());
}

Et vous pouvez même choisir d’envelopper ce modèle dans un modèle de fonction réutilisable, et le retourner comme vous le feriez normalement pour une tâche.

template<typename ResultTypeCX, typename Awaitable>
concurrency::task<ResultTypeCX^> to_task(Awaitable awaitable)
{
    co_return to_cx<ResultTypeCX>(co_await awaitable);
}

task<Windows::Storage::StorageFile^> RetrieveStorageFileTask()
{
    return to_task<Windows::Storage::StorageFile>(GetStorageFileMemberFunctionAsync());
}

Si vous aimez cette idée, vous souhaiterez peut-être ajouter to_task à interop_helpers.h.

Incluez create_async dans un wrapper autour d’une tâche qui utilise `co_return`

Vous ne pouvez pas co-retourner (co_return) un IAsyncXxx^ directement, mais vous pouvez obtenir un résultat similaire. Si vous avez une tâche qui retourne une valeur de façon coopérative, vous pouvez l’inclure dans un wrapper à l’intérieur d’un appel de concurrency::create_async.

Voici un exemple hypothétique, car il n’existe pas d’exemple que nous pouvons lever à partir de Simple3DGameDX.

Windows::Foundation::IAsyncOperation<bool>^ MyClass::RetrieveBoolAsync()
{
    return concurrency::create_async(
        [this]() -> concurrency::task<bool> {
            bool result = co_await GetBoolMemberFunctionAsync();
            co_return result;
        });
}

Comme vous pouvez le voir, vous pouvez obtenir la valeur de retour à partir de n’importe quelle méthode que vous pouvez co_await.

Déplacer concurrency::wait vers `co_await winrt::resume_after`

Il existe plusieurs emplacements où Simple3DGameDX utilise concurrency::wait pour suspendre le thread pendant un court laps de temps. Voici un exemple.

// GameConstants.h
namespace GameConstants
{
    ...
    static const int InitialLoadingDelay = 2000;
    ...
}

// GameRenderer.cpp
task<void> GameRenderer::CreateGameDeviceResourcesAsync(_In_ Simple3DGame^ game)
{
    std::vector<task<void>> tasks;
    ...
    tasks.push_back(create_task([]()
    {
        wait(GameConstants::InitialLoadingDelay);
    }));
    ...
}

La version C++/WinRT de concurrency::wait et la structure winrt::resume_after. Nous pouvons co_await cette structure à l’intérieur d’une tâche PPL. Voici un exemple de code :

// GameConstants.h
namespace GameConstants
{
    using namespace std::literals::chrono_literals;
    ...
    static const auto InitialLoadingDelay = 2000ms;
    ...
}

// GameRenderer.cpp
task<void> GameRenderer::CreateGameDeviceResourcesAsync(_In_ Simple3DGame^ game)
{
    std::vector<task<void>> tasks;
    ...
    tasks.push_back(create_task([]() -> task<void>
    {
        co_await winrt::resume_after(GameConstants::InitialLoadingDelay);
    }));
    ...
}

Notez les deux autres modifications que nous devions effectuer. Nous avons modifié le type de GameConstants::InitialLoadingDelay en std::chrono::duration et nous avons rendu le type de retour de la fonction lambda explicite, car le compilateur n’est plus en mesure de le déduire.

Porter un type de retour task<void> vers winrt::IAsyncXxx

Simple3DGame::LoadLevelAsync

À ce niveau de notre travail avec Simple3DGameDX, tous les emplacements du projet qui appellent Simple3DGame::LoadLevelAsync utilisent co_await pour l’appeler.

Cela signifie que nous pouvons simplement changer le type de retour de cette méthode de task<void> en winrt::Windows::Foundation::IAsyncAction (sans changer le reste).

winrt::Windows::Foundation::IAsyncAction Simple3DGame::LoadLevelAsync()
{
    m_level[m_currentLevel]->Initialize(m_objects);
    m_levelDuration = m_level[m_currentLevel]->TimeLimit() + m_levelBonusTime;
    co_return co_await m_renderer->LoadLevelResourcesAsync();
}

À présent, le déplacement du reste de la méthode et de ses dépendances (telles que m_level, etc.) vers C++/WinRT doit se faire de façon assez mécanique.

GameRenderer::LoadLevelResourcesAsync

Voici la version C++/CX d’origine de GameRenderer::LoadLevelResourcesAsync.

// GameConstants.h
namespace GameConstants
{
    ...
    static const int LevelLoadingDelay = 500;
    ...
}

// GameRenderer.cpp
task<void> GameRenderer::LoadLevelResourcesAsync()
{
    m_levelResourcesLoaded = false;

    return create_task([this]()
    {
        wait(GameConstants::LevelLoadingDelay);
    });
}

Simple3DGame::LoadLevelAsync est le seul emplacement du projet qui appelle GameRenderer::LoadLevelResourcesAsync et il utilise déjà co_await pour l’appeler.

Par conséquent, il n’est plus nécessaire pour GameRenderer::LoadLevelResourcesAsync de retourner une tâche, car il peut retourner un winrt::Windows::Foundation::IAsyncAction à la place. Et l’implémentation elle-même est assez simple pour déplacer complètement vers C++/WinRT. Cela implique d’apporter la même modification que celle que nous avons apportée dans Déplacer concurrency::wait vers co_await winrt::resume_after. Et il n’y a aucune dépendance significative sur le reste du projet pour laquelle s’inquiéter.

Voici à quoi ressemble la méthode après le déplacement intégrale vers C++/WinRT.

// GameConstants.h
namespace GameConstants
{
    using namespace std::literals::chrono_literals;
    ...
    static const auto LevelLoadingDelay = 500ms;
    ...
}

// GameRenderer.cpp
winrt::Windows::Foundation::IAsyncAction GameRenderer::LoadLevelResourcesAsync()
{
    m_levelResourcesLoaded = false;
    co_return co_await winrt::resume_after(GameConstants::LevelLoadingDelay);
}

L’objectif : le portage complet d’une méthode vers C++/WinRT

Terminons cette présentation par un exemple de l’objectif final, en déplaçant entièrement la méthode BasicReaderWriter::ReadDataAsync vers C++/WinRT.

La dernière fois que nous avons consulté cette méthode (dans Déplacer ReadDataAsync (principalement) vers C++/WinRT, en laissant le reste du projet inchangé), le code a été en grande partie déplacé vers C++/WinRT. Toutefois, il retournait toujours une tâche de Platform::Array<byte>^.

task<Platform::Array<byte>^> BasicReaderWriter::ReadDataAsync(
    _In_ Platform::String^ filename)
{
    auto location_from_cx = from_cx<winrt::Windows::Storage::StorageFolder>(m_location);

    auto file = co_await location_from_cx.GetFileAsync(filename->Data());
    auto buffer = co_await winrt::Windows::Storage::FileIO::ReadBufferAsync(file);
    byte* bytes;
    auto byteAccess = buffer.as<Windows::Storage::Streams::IBufferByteAccess>();
    winrt::check_hresult(byteAccess->Buffer(&bytes));

    co_return ref new Platform::Array<byte>(bytes, buffer.Length());
}

Au lieu de retourner une tâche, nous la modifierons pour retourner un IAsyncOperation. Et au lieu de retourner un tableau d’octets via cette IAsyncOperation, nous retournons à la place un objet C++ /WinRT IBuffer. Cela nécessitera également une modification mineure du code sur les sites d’appel.

Voici à quoi ressemble la méthode après le déplacement de son implémentation, de son paramètre et du membre de données m_location pour utiliser la syntaxe et les objets C++/WinRT.

winrt::Windows::Foundation::IAsyncOperation<winrt::Windows::Storage::Streams::IBuffer>
BasicReaderWriter::ReadDataAsync(
    _In_ winrt::hstring const& filename)
{
    StorageFile file{ co_await m_location.GetFileAsync(filename) };
    co_return co_await FileIO::ReadBufferAsync(file);
}

winrt::array_view<byte> BasicLoader::GetBufferView(
    winrt::Windows::Storage::Streams::IBuffer const& buffer)
{
    byte* bytes;
    auto byteAccess = buffer.as<Windows::Storage::Streams::IBufferByteAccess>();
    winrt::check_hresult(byteAccess->Buffer(&bytes));
    return { bytes, bytes + buffer.Length() };
}

Comme vous pouvez le voir, BasicReaderWriter::ReadDataAsync lui-même est bien plus simple, car nous avons pris en compte dans sa propre méthode la logique synchrone qui récupère les octets de la mémoire tampon.

Mais maintenant, nous devons déplacer les sites d’appel à partir de ce type de structure dans C++/CX.

task<void> BasicLoader::LoadTextureAsync(...)
{
    return m_basicReaderWriter->ReadDataAsync(filename).then(
        [=](const Platform::Array<byte>^ textureData)
    {
        CreateTexture(...);
    });
}

Pour ce modèle dans C++/WinRT.

winrt::Windows::Foundation::IAsyncAction BasicLoader::LoadTextureAsync(...)
{
    auto textureBuffer = co_await m_basicReaderWriter.ReadDataAsync(filename);
    auto textureData = GetBufferView(textureBuffer);
    CreateTexture(...);
}

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Asynchronisme, interopérabilité entre C++/WinRT et C++/CX

La raison pour laquelle une rubrique entière est dédiée à l’interopérabilité du code asynchrone

Un arrière-plan en programmation asynchrone

Objets asynchrones Windows Runtime (IAsyncXxx)

C++/CX asynchrone

C++/WinRT asynchrone

Exemple de jeu Direct3D (Simple3DGameDX)

Vue d’ensemble du déplacement asynchrone de C++/CX vers C++/WinRT

Attendre une méthode task<void>, en laissant le reste du projet inchangé

Attendre task<void> dans une méthode fire-and-forget

GameMain::Update

GameMain::ResetGame

GameMain::OnDeviceRestored

GameMain::GameMain

Discussion différée sur `co_await` et le pointeur this

Dériver GameMain de winrt::implements

Nous pouvons maintenant appeler Implements::get_strong

Attendre task<void> dans une méthode task<void>

Attendre task<void> dans une méthode task<T>

Attendre une IAsyncXxx^ dans une méthode de tâche, en laissant le reste du projet inchangé

Déplacer ReadDataAsync (principalement) vers C++/WinRT, en laissant le reste du projet inchangé

Convertir un winrt::IAsyncXxx<T> en un task<T>

Convertir un winrt::IAsyncXxx<T> (T est primitif) en un task<T>

Convertir un winrt::IAsyncXxx<T> (T est un type Windows Runtime) en un task<T^>

Incluez create_async dans un wrapper autour d’une tâche qui utilise `co_return`

Déplacer concurrency::wait vers `co_await winrt::resume_after`

Porter un type de retour task<void> vers winrt::IAsyncXxx

Simple3DGame::LoadLevelAsync

GameRenderer::LoadLevelResourcesAsync

L’objectif : le portage complet d’une méthode vers C++/WinRT

API importantes

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Attendre task<void> dans une méthode fire-and-forget

GameMain::Update

GameMain::ResetGame

GameMain::OnDeviceRestored

GameMain::GameMain

Discussion différée sur co_await et le pointeur this

Dériver GameMain de winrt::implements

Nous pouvons maintenant appeler Implements::get_strong

Attendre task<void> dans une méthode task<void>

Attendre task<void> dans une méthode task<T>

Attendre une IAsyncXxx^ dans une méthode de tâche, en laissant le reste du projet inchangé

Déplacer ReadDataAsync (principalement) vers C++/WinRT, en laissant le reste du projet inchangé

Convertir un winrt::IAsyncXxx<T> en un task<T>

Convertir un winrt::IAsyncXxx<T> (T est primitif) en un task<T>

Convertir un winrt::IAsyncXxx<T> (T est un type Windows Runtime) en un task<T^>

Incluez create_async dans un wrapper autour d’une tâche qui utilise co_return

Déplacer concurrency::wait vers co_await winrt::resume_after

Porter un type de retour task<void> vers winrt::IAsyncXxx

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