课时

讲解为什么需要 std::async 和 std::future，C++ 中到底是什么“保证”了异步，以及 std::launch 启动策略（尤其是 std::launch::async 和 std::launch::deferred）如何影响行为。通过示例看哪些工作是真正并行执行的，哪些会被推迟到 get()/ wait()，并讨论数据的生存期、 std::future<void> 以及常见错误。

我们来分析 std::future 这一模型，把它看作指向结果共享状态的“句柄”： wait() 与 get() 有什么区别（以及为什么 get() 会“一次性用掉票”），如何通过 wait_for()/ wait_until() 正确地做限时等待，如何解释 std::future_status 的状态（ ready、 timeout、 deferred），以及如何在不使用 busy-wait 的情况下做一个整洁的进度“spinner”。

解析 C++ 中的“手动”异步：std::promise<T> 和 std::future<T> 如何通过共享状态连接，如何手动传递结果（以及通过 std::promise<void> 发出完成信号），为什么需要 std::packaged_task 用于将任务作为对象存储/传递，以及这些与 std::async 有何不同。另有生命周期纪律、通过 std::move 转移到线程与常见错误（重复调用 get_future()、忘记 mutable、“broken promise”）。

分析为什么在并发 C++ 中异常不会“在 std::async 那里冒出”，而是在获取结果的地方——调用 future.get() 时出现：shared state 的组织方式，为什么 wait()/ wait_for() 并不保证成功， std::launch::deferred 模式如何影响行为，以及如何通过 std::promise 的 set_exception、 std::exception_ptr 和 std::current_exception() 手动传递错误。最后 — 一些细节，比如 broken promise、一次性的 get() 和典型陷阱。

解析在 C++ 中使用 std::atomic 的实战：如何在共享标志和计数器上避免数据竞争，应该使用哪些最小操作（ load()、 store()、 fetch_add()、 exchange()），为什么 atomic 无法替代 mutex，以及在正确的停止和事件等待中如何在 std::stop_token、 condition_variable 与 atomic<bool> 之间做出选择。