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C++如何实现等待和轮询？

2023-07-06 02:54:19 深夜i -- --

C++ 等待轮询多线程阻塞

C++作为一种强大的编程语言，可以实现各种高级功能，比如等待和轮询。等待和轮询是两种常见的实现异步 I/O （Input/Output，即输入和输出操作）的方式，它们可以用来处理各种异步事件，如网络连接、操作系统交互等。

等待和轮询都属于异步编程的范畴，都是为了避免阻塞程序。在单线程的应用程序中，如果一个操作需要较长时间完成，就会导致整个程序停滞，用户无法进行其他操作，这就是阻塞。为了避免阻塞，我们需要使用异步编程技术。

等待是一种阻塞式的等待方式。当一个 I/O 操作完成之前，程序会阻塞在等待该操作完成的语句上。等待通常使用操作系统提供的函数实现。例如，Windows 系统中的 WaitForSingleObject 函数可以等待一个操作系统对象变为 signaled（信号）状态，从而通知程序可以继续执行其他操作。

轮询是一种非阻塞的等待方式。程序会不断地查询 I/O 是否已经完成，如果完成了就继续执行其他操作。轮询通常使用非阻塞的 I/O 函数实现，例如 Linux 系统中的 epoll、Unix 系统中的 select 等。轮询的优点是可以在等待 I/O 操作的同时执行其他任务，但缺点是会不断地消耗 CPU 资源。

使用 C++ 实现等待和轮询也非常简单。C++ 11 引入了 std::async 函数，它允许我们异步执行一个函数，并在等待它的返回时立即返回。需要注意的是，std::async 是通过线程池实现的，因此不会在每个调用时都创建一个新的线程。

std::async 接收一个函数和参数，返回 std::future，我们可以使用它来等待函数完成并获取其结果。下面是一个简单的例子：


#include <iostream>
#include <future>
#include <chrono>
int foo(int n)
{
  std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(n));
  return n * n;
}
int main()
{
  std::future<int> result = std::async(foo, 2);
  // do something else
  std::cout << "Waiting...\n";
  int res = result.get();
  std::cout << "Result: " << res << '\n';
  return 0;
}

上面的代码定义了一个函数 foo，它会睡眠 n 秒，然后返回 n 的平方。在 main 函数中，我们使用 std::async 异步执行 foo 函数，然后继续执行其他操作。等待结果时，我们使用 std::future 的 get 函数，它会等待函数执行完毕并获得其结果。

当然，除了 std::async，还有其他的实现方式，如 Boost.Asio 库、libuv 库等。不同的实现方式各有特点，可以根据应用场景和需求进行选择。

总的来说，等待和轮询都是实现异步 I/O 的常见方式，在 C++ 中也有多种实现方式。在实际应用中，我们需要根据实际场景和需求进行选择和权衡，以达到最优的效果。

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