为什么调用从异步检索的 future.get() 会导致意外的 output 订单

Question

考虑以下代码：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <future>

std::mutex mutex;

int generate()
{
    static int id = 0;
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex);
    id++;
    std::cout << id << '\n';
    return id;
}

int main()
{
    std::vector<std::future<int>> vec;
    std::vector<int> result;
    for(int i = 0; i < 10; ++i)
    {
        vec.push_back(std::async(std::launch::async,generate));
    }
    for(int i = 0; i < 10; ++i)
    {
        result.push_back(vec[i].get());
    }
    std::cout << "\n result:";
    for(const auto res : result)
    {
        std::cout << res << " ";
    }
}

产生以下 output：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

 result:1 2 3 6 4 5 7 8 9 10

如您所见， generate() function 中的 output 具有正确的（从 1 到 10）顺序。 但是当迭代结果向量时，每次运行我都会得到不同的顺序。 为什么会发生这种情况，如何同步此类代码？

Answer 1

您在最终 output 中看到的是线程产生结果的顺序。

将这三个线程视为简化版本：

          +- -+   +- -+    +- -+
Thread    | 1 |   | 2 |    | 3 |
          +- -+   +- -+    +- -+
Result    |   |   |   |    |   |
          +- -+   +- -+    +- -+

现在，无论这些执行哪个命令并获取互斥锁，output 将是

1 2 3

因为id是static ，第一个“储物柜”将其递增并打印“1”，然后第二个将其递增并打印“2”，依此类推。

让我们假设线程 3 首先获得互斥锁，然后是 1，然后是 2。

这导致了这种情况：

          +- -+   +- -+    +- -+
Thread    | 1 |   | 2 |    | 3 |
          +- -+   +- -+    +- -+
Result    | 2 |   | 3 |    | 1 |
          +- -+   +- -+    +- -+

当您以“矢量顺序”打印结果时，您会看到

2 3 1

如果您希望线程以某种预定顺序执行，则需要进一步同步它们。

Answer 2

如果您立即解决未来，那么它将是按顺序排列的。 例如：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <future>

std::mutex mutex;

int generate()
{
    static int id = 0;
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex);
    id++;
    std::cout << id << '\n';
    return id;
}

int main()
{
    std::vector<std::future<int>> vec;
    std::vector<int> result;
    for(int i = 0; i < 10; ++i)
    {
        int result = std::async(std::launch::async,generate).get();
        result.push_back(result);
    }
    std::cout << "\n result:";
    for(const auto res : result)
    {
        std::cout << res << " ";
    }
}