C ++ std :: async与任务的线程分配实际上是异步的

Question

我过去曾经成功使用过std :: async，但是最近在检查某些新代码的保真度时，遇到了一个让我感到困惑的怪异之处。 我敢肯定应该有一个简单的解释和适当的解决方案，但是我在任何地方都找不到关于它的讨论。

下面的最少代码说明了此问题：

#include <functional>
#include <thread>
#include <future>
#include <iostream>
#include <sstream>
#include <vector>
#include <algorithm>


int main(int argc, char **argv) {

    for (size_t delay = 0; delay < 2; delay++) {
        std::vector<std::future<std::string>> futures;
        for (size_t i = 0; i < 10; i++) {

            auto fut = std::async(std::launch::async, 
                [&i] () -> std::string
                {
                    std::stringstream ss;
                    ss << "work on number " << i << " " << std::this_thread::get_id();
                    return ss.str();
                }
            );
            if (delay == 1) {
                std::this_thread::sleep_for (std::chrono::milliseconds(10));
            }
            futures.push_back(std::move(fut));
        }

        // do not proceed until all threads are done
        std::for_each(futures.begin(), futures.end(), [](std::future<std::string>& fut) 
            {
                auto codeconf = fut.get();
                std::cout << codeconf << std::endl;
            }
        );
        std::cout << std::endl;
    }
}

没有延迟（即第一次通过外部循环），某些循环元素（整数）会丢失并且不会分配给线程/任务，而其他循环元素则会分配给多个线程。 循环也超出了其极限：

在4号上工作139770383861504
在4号上工作139770375468800
在4号上工作139770367076096
在6号上工作139770358683392
在5号上工作139770350290688
在6号上工作139770341897984
在7号上工作139770333505280
在8号上工作139770325112576
在10号上工作139770248296192
在10号上工作139770239903488

包括一个较小的延迟（10毫秒），可以使循环增量和线程按照预期和预期进行对应-即循环增量与任务/线程之间的一一对应（当然，即使尽管它们在这里顺序良好）：

在号码0上工作139770239903488
在1号上工作139770248296192
在2号上工作139770325112576
在3号上工作139770333505280
在4号上工作139770383861504
在5号上工作139770375468800
在6号上工作139770367076096
在7号上工作139770358683392
在8号上工作139770350290688
9号工作139770341897984

我的理解是，异步启动策略应该只选择与循环迭代相对应的整数，将其输入到lambda函数中，然后在独立的任务/线程上执行它； 它的开始时间（本质上是即时的）和结束时间与循环的功能和逻辑无关紧要。 但是在这里，毫不拖延地，“异步”似乎从字面上描述了循环迭代和任务之间的关系。

微小的延迟解决方法合法吗？ 我不明白什么？

Answer 1

没有延迟（即第一次通过外部循环），某些循环元素（整数）会丢失并且不会分配给线程/任务，而其他循环元素则会分配给多个线程

这是立即红色标记，用于尝试从该循环中产生的另一个线程访问循环计数器。

在这种情况下，您的任务使用对i的引用 ，该引用在主线程中被递增（最终被销毁）。

您应该将i的副本传递给每个任务，以便任务可以确定地使用该迭代中i的值。

Answer 2

正如@RichardCritten在评论中所说，让一个线程（主要线程）向i写入，而其他线程正在读取它则导致未定义的行为。 我不会试图弄清楚输出为何如此，编译可以更改内存存储的顺序/写入可以随意更改而无需同步（互斥量等）。

关于该主题的一些有益的演讲：

• 赫伯·萨特（Herb Sutter）的“原子<>武器”： http : //channel9.msdn.com/Shows/Going+Deep/Cpp-and-Beyond-2012-Herb-Sutter-atomic-Weapons-1-of-2
• Han's Boehm的“ C ++ 11中的线程和共享变量”： http : //channel9.msdn.com/Events/GoingNative/GoingNative-2012/Threads-and-Shared-Variables-in-C-11