逐步解說：實作未來

發行項
10/12/2023

本主題說明如何在應用程式中實作未來。本主題示範如何將並行執行時間中的現有功能結合成更多功能。

重要

本主題將基於示範目的說明未來的概念。當您需要計算值以供日後使用的非同步工作時，建議您使用 std：：future 或 concurrency：：task 。

工作是可分解成其他更精細計算的計算。未來是非同步工作，可計算值以供日後使用。

若要實作未來，本主題會定義類別 async_future 。類別 async_future 會使用這些並行執行時間的元件： concurrency：：task_group 類別和 concurrency：：single_assignment 類別。類別 async_future 會 task_group 使用類別以非同步方式計算值， single_assignment 以及用來儲存計算結果的類別。類別的 async_future 建構函式會採用可計算結果的工作函式，而方法會 get 擷取結果。

若要實作 async_future 類別

宣告名為 async_future 的範本類別，該類別會在產生的計算類型上參數化。將和 private 區段新增 public 至此類別。

template <typename T>
class async_future
{
public:
private:
};

在類別的 async_future 區 private 段中，宣告 task_group 和 single_assignment 資料成員。

// Executes the asynchronous work function.
task_group _tasks;

// Stores the result of the asynchronous work function.
single_assignment<T> _value;

在類別的 async_future 區 public 段中，實作建構函式。建構函式是在計算結果的工作函式上參數化的範本。建構函式會以非同步方式在資料成員中 task_group 執行工作函式，並使用 concurrency：：send 函式將結果 single_assignment 寫入資料成員。

template <class Functor>
explicit async_future(Functor&& fn)
{
   // Execute the work function in a task group and send the result
   // to the single_assignment object.
   _tasks.run([fn, this]() {
      send(_value, fn());
    });
}

在類別的 async_future 區 public 段中，實作解構函式。解構函式會等候工作完成。

~async_future()
{
   // Wait for the task to finish.
   _tasks.wait();
}

在類別的 async_future 區 public 段中，實 get 作方法。這個方法會使用並行：：receive 函式來擷取工作函式的結果。

// Retrieves the result of the work function.
// This method blocks if the async_future object is still 
// computing the value.
T get()
{ 
   return receive(_value); 
}

範例

描述

下列範例顯示完整的 async_future 類別及其使用方式的範例。函 wmain 式會建立 std：： vector 物件，其中包含 10,000 個隨機整數值。然後，它會使用 async_future 物件來尋找物件中包含的 vector 最小和最大值。

程式碼

// futures.cpp
// compile with: /EHsc
#include <ppl.h>
#include <agents.h>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <numeric>
#include <random>

using namespace concurrency;
using namespace std;

template <typename T>
class async_future
{
public:
   template <class Functor>
   explicit async_future(Functor&& fn)
   {
      // Execute the work function in a task group and send the result
      // to the single_assignment object.
      _tasks.run([fn, this]() {
         send(_value, fn());
       });
   }

   ~async_future()
   {
      // Wait for the task to finish.
      _tasks.wait();
   }

   // Retrieves the result of the work function.
   // This method blocks if the async_future object is still 
   // computing the value.
   T get()
   { 
      return receive(_value); 
   }

private:
   // Executes the asynchronous work function.
   task_group _tasks;

   // Stores the result of the asynchronous work function.
   single_assignment<T> _value;
};

int wmain()
{
   // Create a vector of 10000 integers, where each element 
   // is between 0 and 9999.
   mt19937 gen(2);
   vector<int> values(10000);   
   generate(begin(values), end(values), [&gen]{ return gen()%10000; });

   // Create a async_future object that finds the smallest value in the
   // vector.
   async_future<int> min_value([&]() -> int { 
      int smallest = INT_MAX;
      for_each(begin(values), end(values), [&](int value) {
         if (value < smallest)
         {
            smallest = value;
         }
      });
      return smallest;
   });
   
   // Create a async_future object that finds the largest value in the
   // vector.
   async_future<int> max_value([&]() -> int { 
      int largest = INT_MIN;
      for_each(begin(values), end(values), [&](int value) {
         if (value > largest)
         {
            largest = value;
         } 
      });
      return largest;
   });

   // Calculate the average value of the vector while the async_future objects
   // work in the background.
   int sum = accumulate(begin(values), end(values), 0);
   int average = sum / values.size();

   // Print the smallest, largest, and average values.
   wcout << L"smallest: " << min_value.get() << endl
         << L"largest:  " << max_value.get() << endl
         << L"average:  " << average << endl;
}

註解

這個範例會產生下列輸出：

smallest: 0
largest:  9999
average:  4981

此範例會 async_future::get 使用方法來擷取計算的結果。如果計算仍在使用中，方法 async_future::get 會等候計算完成。

穩固程式設計

若要擴充類別 async_future 來處理工作函式擲回的例外狀況，請修改 async_future::get 方法以呼叫 concurrency：：task_group：：wait 方法。方法 task_group::wait 會擲回工作函式所產生的任何例外狀況。

下列範例顯示類別的 async_future 修改版本。函 wmain 式會使用 try - catch 區塊來列印物件的結果 async_future ，或列印工作函式所產生的例外狀況值。

// futures-with-eh.cpp
// compile with: /EHsc
#include <ppl.h>
#include <agents.h>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>

using namespace concurrency;
using namespace std;

template <typename T>
class async_future
{
public:
   template <class Functor>
   explicit async_future(Functor&& fn)
   {
      // Execute the work function in a task group and send the result
      // to the single_assignment object.
      _tasks.run([fn, this]() {
         send(_value, fn());
       });
   }

   ~async_future()
   {
      // Wait for the task to finish.
      _tasks.wait();
   }

   // Retrieves the result of the work function.
   // This method blocks if the async_future object is still
   // computing the value.
   T get()
   { 
      // Wait for the task to finish.
      // The wait method throws any exceptions that were generated
      // by the work function.
      _tasks.wait();

      // Return the result of the computation.
      return receive(_value);
   }

private:
   // Executes the asynchronous work function.
   task_group _tasks;

   // Stores the result of the asynchronous work function.
   single_assignment<T> _value;
};

int wmain()
{
   // For illustration, create a async_future with a work 
   // function that throws an exception.
   async_future<int> f([]() -> int { 
      throw exception("error");
   });

   // Try to read from the async_future object. 
   try
   {
      int value = f.get();
      wcout << L"f contains value: " << value << endl;
   }
   catch (const exception& e)
   {
      wcout << L"caught exception: " << e.what() << endl;
   }
}

這個範例會產生下列輸出：

caught exception: error

如需並行執行時間中例外狀況處理模型的詳細資訊，請參閱例外狀況處理。

編譯程式碼

複製範例程式碼，並將其貼到 Visual Studio 專案中，或貼到名為 futures.cpp 的檔案中，然後在 Visual Studio 命令提示字元視窗中執行下列命令。

cl.exe /EHsc futures.cpp

另請參閱

並行執行階段逐步解說
 例外狀況處理
 task_group 類別
 single_assignment 類別

共用方式為

逐步解說：實作未來

若要實作 async_future 類別

範例

描述

程式碼

註解

穩固程式設計

編譯程式碼

另請參閱

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