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猫耳堀川雷鼓
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dc47a11efd
commit
badd662b92
@ -1,120 +1,135 @@
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## Item 36:Specify std::launch::async if asynchronicity is essential
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## 条款三十六：如果有异步的必要请指定`std::launch::async`
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## Item36： 确保在异步为必须时，才指定`std::launch::async`
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**Item 36: Specify `std::launch::async` if asynchronicity is essential.**
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当你调用`std::async`执行函数时（或者其他可调用对象），你通常希望异步执行函数。但是这并不一定是你想要`std::async`执行的操作。你确实通过`std::async`launch policy（译者注：这里没有翻译）要求执行函数，有两种标准policy，都通过`std::launch`域的枚举类型表示（参见Item10关于枚举的更多细节）。假定一个函数**f**传给`std::async`来执行：
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当你调用`std::async`执行函数时（或者其他可调用对象），你通常希望异步执行函数。但是这并不一定是你要求`std::async`执行的操作。你事实上要求这个函数按照`std::async`启动策略来执行。有两种标准策略，每种都通过`std::launch`这个限域`enum`的一个枚举名表示（关于枚举的更多细节参见[Item10](https://github.com/kelthuzadx/EffectiveModernCppChinese/blob/master/3.MovingToModernCpp/item10.md)）。假定一个函数`f`传给`std::async`来执行：
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- **`std::launch::async`的launch policy**意味着f必须异步执行，即在不同的线程
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- **`std::launch::deferred`的launch policy**意味着f仅仅在当调用`get或者wait`要求`std::async`的返回值时才执行。这表示f推迟到被求值才延迟执行（译者注：异步与并发是两个不同概念，这里侧重于惰性求值）。当`get或wait`被调用，f会同步执行，即调用方停止直到f运行结束。如果`get和wait`都没有被调用，f将不会被执行
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- **`std::launch::async`启动策略**意味着`f`必须异步执行，即在不同的线程。
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- **`std::launch::deferred`启动策略**意味着`f`仅当在`std::async`返回的*future*上调用`get`或者`wait`时才执行。这表示`f`**推迟**到存在这样的调用时才执行（译者注：异步与并发是两个不同概念，这里侧重于惰性求值）。当`get`或`wait`被调用，`f`会同步执行，即调用方被阻塞，直到`f`运行结束。如果`get`和`wait`都没有被调用，`f`将不会被执行。（这是个简化说法。关键点不是要在其上调用`get`或`wait`的那个*future*，而是*future*引用的那个共享状态。（[Item38](https://github.com/kelthuzadx/EffectiveModernCppChinese/blob/master/7.TheConcurrencyAPI/item38.md)讨论了*future*与共享状态的关系。）因为`std::future`支持移动，也可以用来构造`std::shared_future`，并且因为`std::shared_future`可以被拷贝，对共享状态——对`f`传到的那个`std::async`进行调用产生的——进行引用的*future*对象，有可能与`std::async`返回的那个*future*对象不同。这非常绕口，所以经常回避这个事实，简称为在`std::async`返回的*future*上调用`get`或`wait`。）
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有趣的是，`std::async`的默认launch policy是以上两种都不是。相反，是求或在一起的。下面的两种调用含义相同
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可能让人惊奇的是，`std::async`的默认启动策略——你不显式指定一个策略时它使用的那个——不是上面中任意一个。相反，是求或在一起的。下面的两种调用含义相同：
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```cpp
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auto fut1 = std::async(f); // run f using default launch policy
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auto fut2 = std::async(std::launch::async | std::launch::deferred, f); // run f either async or defered
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auto fut1 = std::async(f); //使用默认启动策略运行f
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auto fut2 = std::async(std::launch::async | //使用async或者deferred运行f
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std::launch::deferred,
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f);
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```
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因此默认策略允许f异步或者同步执行。如同Item 35中指出，这种灵活性允许`std::async`和标准库的线程管理组件（负责线程的创建或销毁）避免超载。这就是使用`std::async`并发编程如此方便的原因。
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因此默认策略允许`f`异步或者同步执行。如同[Item35](https://github.com/kelthuzadx/EffectiveModernCppChinese/blob/master/7.TheConcurrencyAPI/Item35.md)中指出，这种灵活性允许`std::async`和标准库的线程管理组件承担线程创建和销毁的责任，避免资源超额，以及平衡负载。这就是使用`std::async`并发编程如此方便的原因。
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但是，使用默认启动策略的`std::async`也有一些有趣的影响。给定一个线程t执行此语句：
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但是，使用默认启动策略的`std::async`也有一些有趣的影响。给定一个线程`t`执行此语句：
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```cpp
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auto fut = std::async(f); // run f using default launch policy
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auto fut = std::async(f); //使用默认启动策略运行f
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```
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- 无法预测f是否会与t同时运行，因为f可能被安排延迟运行
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- 无法预测f是否会在调用`get或wait`的线程上执行。如果那个线程是t，含义就是无法预测f是否也在线程t上执行
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- 无法预测f是否执行，因为不能确保`get或者wait`会被调用
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- **无法预测`f`是否会与`t`并发运行**，因为`f`可能被安排延迟运行。
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- **无法预测`f`是否会在与某线程相异的另一线程上执行，这个某线程在`fut`上调用`get`或`wait`**。如果对`fut`调用函数的线程是`t`，含义就是无法预测`f`是否在异于`t`的另一线程上执行。
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- **无法预测`f`是否执行**，因为不能确保在程序每条路径上，都会不会在`fut`上调用`get`或者`wait`。
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默认启动策略的调度灵活性导致使用线程本地变量比较麻烦，因为这意味着如果f读写了线程本地存储（thread-local storage, TLS），不可能预测到哪个线程的本地变量被访问：
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默认启动策略的调度灵活性导致使用`thread_local`变量比较麻烦，因为这意味着如果`f`读写了**线程本地存储**（*thread-local storage*，TLS），不可能预测到哪个线程的变量被访问：
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```cpp
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auto fut = std::async(f); // TLS for f possibly for independent thread, but possibly for thread invoking get or wait on fut
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auto fut = std::async(f); //f的TLS可能是为单独的线程建的，
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//也可能是为在fut上调用get或者wait的线程建的
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```
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还会影响到基于超时机制的wait循环，因为在task的`wait_for`或者`wait_until`调用中（参见Item 35）会产生延迟求值（`std::launch::deferred`）。意味着，以下循环看似应该终止，但是实际上永远运行：
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这还会影响到基于`wait`的循环使用超时机制，因为在一个延时的*task*（参见[Item35](https://github.com/kelthuzadx/EffectiveModernCppChinese/blob/master/7.TheConcurrencyAPI/Item35.md)）上调用`wait_for`或者`wait_until`会产生`std::launch::deferred`值。意味着，以下循环看似应该最终会终止，但可能实际上永远运行：
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```cpp
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using namespace std::literals; // for C++14 duration suffixes; see Item 34
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void f()
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using namespace std::literals; //为了使用C++14中的时间段后缀；参见条款34
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void f() //f休眠1秒，然后返回
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{
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std::this_thread::sleep_for(1s);
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}
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auto fut = std::async(f);
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while (fut.wait_for(100ms) != std::future_status::ready)
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{ // loop until f has finished running... which may never happen!
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...
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auto fut = std::async(f); //异步运行f（理论上）
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while (fut.wait_for(100ms) != //循环，直到f完成运行时停止...
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std::future_status::ready) //但是有可能永远不会发生！
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{
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…
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}
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```
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如果f与调用`std::async`的线程同时运行（即，如果为f选择的启动策略是`std::launch::async`），这里没有问题（假定f最终执行完毕），但是如果f是延迟执行，`fut.wait_for`将总是返回`std::future_status::deferred`。这表示循环会永远执行下去。
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如果`f`与调用`std::async`的线程并发运行（即，如果为`f`选择的启动策略是`std::launch::async`），这里没有问题（假定`f`最终会执行完毕），但是如果`f`是延迟执行，`fut.wait_for`将总是返回`std::future_status::deferred`。这永远不等于`std::future_status::ready`，循环会永远执行下去。
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这种错误很容易在开发和单元测试中忽略，因为它可能在负载过高时才能显现出来。当机器负载过重时，任务推迟执行才最有可能发生。毕竟，如果硬件没有超载，没有理由不安排任务并发执行。
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这种错误很容易在开发和单元测试中忽略，因为它可能在负载过高时才能显现出来。那些是使机器资源超额或者线程耗尽的条件，此时任务推迟执行才最有可能发生。毕竟，如果硬件没有资源耗尽，没有理由不安排任务并发执行。
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修复也是很简单的：只需要检查与`std::async`的future是否被延迟执行即可，那样就会避免进入无限循环。不幸的是，没有直接的方法来查看future是否被延迟执行。相反，你必须调用一个超时函数----比如`wait_for`这种函数。在这个逻辑中，你不想等待任何事，只想查看返回值是否`std::future_status::deferred`，如果是就使用0调用`wait_for`来终止循环。
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修复也是很简单的：只需要检查与`std::async`对应的`future`是否被延迟执行即可，那样就会避免进入无限循环。不幸的是，没有直接的方法来查看`future`是否被延迟执行。相反，你必须调用一个超时函数——比如`wait_for`这种函数。在这个情况中，你不想等待任何事，只想查看返回值是否是`std::future_status::deferred`，所以无须怀疑，使用0调用`wait_for`：
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```cpp
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auto fut = std::async(f);
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if (fut.wait_for(0s) == std::future_status::deferred) { // if task is deferred
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... // use wait or get on fut to call f synchronously
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}
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else { // task isn't deferred
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while(fut.wait_for(100ms) != std::future_status::ready) { // infinite loop not possible(assuming f finished)
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... // task is neither deferred nor ready, so do concurrent word until it's ready
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auto fut = std::async(f); //同上
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if (fut.wait_for(0s) == //如果task是deferred（被延迟）状态
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std::future_status::deferred)
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{
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… //在fut上调用wait或get来异步调用f
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} else { //task没有deferred（被延迟）
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while (fut.wait_for(100ms) != //不可能无限循环（假设f完成）
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std::future_status::ready) {
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… //task没deferred（被延迟），也没ready（已准备）
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//做并行工作直到已准备
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}
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… //fut是ready（已准备）状态
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}
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```
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这些各种考虑的结果就是，只要满足以下条件，`std::async`的默认启动策略就可以使用：
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- task不需要和执行`get or wait`的线程并行执行
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- 不会读写线程的线程本地变量
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- 可以保证在`std::async`返回的将来会调用`get or wait`，或者该任务可能永远不会执行是可以接受的
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- 使用`wait_for or wait_until`编码时考虑deferred状态
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- *task*不需要和执行`get`或`wait`的线程并行执行。
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- 读写哪个线程的`thread_local`变量没什么问题。
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- 可以保证会在`std::async`返回的*future*上调用`get`或`wait`，或者该任务可能永远不会执行也可以接受。
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- 使用`wait_for`或`wait_until`编码时考虑到了延迟状态。
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如果上述条件任何一个都满足不了，你可能想要保证`std::async`的任务真正的异步执行。进行此操作的方法是调用时，将`std::launch::async`作为第一个参数传递：
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如果上述条件任何一个都满足不了，你可能想要保证`std::async`会安排*task*进行真正的异步执行。进行此操作的方法是调用时，将`std::launch::async`作为第一个参数传递：
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```cpp
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auto fut = std::async(std::launch::async, f); // launch f asynchronously
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auto fut = std::async(std::launch::async, f); //异步启动f的执行
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```
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事实上，具有类似`std::async`行为的函数，但是会自动使用`std::launch::async`作为启动策略的工具也是很容易编写的，C++11版本如下：
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事实上，对于一个类似`std::async`行为的函数，但是会自动使用`std::launch::async`作为启动策略的工具，拥有它会非常方便，而且编写起来很容易也使它看起来很棒。C++11版本如下：
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```cpp
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template<typename F, typename... Ts>
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inline
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std::future<typename std::result_of<F(Ts...)>::type>
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reallyAsync(F&& f, Ts&&... params)
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reallyAsync(F&& f, Ts&&... params) //返回异步调用f(params...)得来的future
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{
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return std::async(std::launch::async, std::forward<F>(f), std::forward<Ts>(params)...);
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return std::async(std::launch::async,
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std::forward<F>(f),
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std::forward<Ts>(params)...);
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}
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```
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这个函数接受一个可调用对象和0或多个参数params然后完美转发（参见Item25）给`std::async`，使用`std::launch::async`作为启动参数。就像`std::async`一样，返回`std::future`类型。确定结果的类型很容易，因为类型特征`std::result_of`可以提供（参见Item 9 关于类型特征的详细表述）。
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这个函数接受一个可调用对象`f`和0或多个参数`params`，然后完美转发（参见[Item25](https://github.com/kelthuzadx/EffectiveModernCppChinese/blob/master/5.RRefMovSemPerfForw/item25.md)）给`std::async`，使用`std::launch::async`作为启动策略。就像`std::async`一样，返回`std::future`作为用`params`调用`f`得到的结果。确定结果的类型很容易，因为*type trait* `std::result_of`可以提供给你。（参见[Item9](https://github.com/kelthuzadx/EffectiveModernCppChinese/blob/master/3.MovingToModernCpp/item9.md)关于*type trait*的详细表述。）
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`reallyAsync`就像`std::async`一样使用：
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```cpp
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auto fut = reallyAsync(f);
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auto fut = reallyAsync(f); //异步运行f，如果std::async抛出异常它也会抛出
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```
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在C++14中，返回类型的推导能力可以简化函数的定义：
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在C++14中，`reallyAsync`返回类型的推导能力可以简化函数的声明：
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```cpp
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template<typename f, typename... Ts>
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template<typename F, typename... Ts>
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inline
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auto
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auto // C++14
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reallyAsync(F&& f, Ts&&... params)
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{
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return std::async(std::launch::async, std::forward<T>(f), std::forward<Ts>(params)...);
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return std::async(std::launch::async,
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||||
std::forward<F>(f),
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std::forward<Ts>(params)...);
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}
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```
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这个版本清楚表明，`reallyAsync`除了使用`std::launch::async`启动策略之外什么也没有做。
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### 需要记住的事
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**请记住：**
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- `std::async`的默认启动策略是异步或者同步的
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- 灵活性导致访问**thread_locals**的不确定性，隐含了task可能不会被执行的意思，会影响程序基于`wait`的超时逻辑
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- 只有确实异步时才指定`std::launch::async`
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- `std::async`的默认启动策略是异步和同步执行兼有的。
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- 这个灵活性导致访问`thread_local`s的不确定性，隐含了*task*可能不会被执行的意思，会影响调用基于超时的`wait`的程序逻辑。
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- 如果异步执行*task*非常关键，则指定`std::launch::async`。
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