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c++11中增加了线程，使得我们可以非常方便的创建线程，它的基本用法是这样的：
void f(int n);
std::thread t(f, n + 1);
t.join();
但是线程毕竟是属于比较低层次的东西，有时候使用有些不便，比如我希望获取线程函数的返回结果的时候，我就不能直接通过thread.join()得到结果，这时就必须定义一个变量，在线程函数中去给这个变量赋值，然后join,最后得到结果，这个过程是比较繁琐的。c++11还提供了异步接口std::async，通过这个异步接口可以很方便的获取线程函数的执行结果。std::async会自动创建一个线程去调用线程函数，它返回一个std::future，这个future中存储了线程函数返回的结果，当我们需要线程函数的结果时，直接从future中获取，非常方便。但是我想说的是，其实std::async给我们提供的便利可不仅仅是这一点，它首先解耦了线程的创建和执行，使得我们可以在需要的时候获取异步操作的结果；其次它还提供了线程的创建策略（比如可以通过延迟加载的方式去创建线程），使得我们可以以多种方式去创建线程。在介绍async具体用法以及为什么要用std::async代替线程的创建之前，我想先说一说std::future、std::promise和std::packaged_task。
std::future
std::future是一个非常有用也很有意思的东西，简单说std::future提供了一种访问异步操作结果的机制。从字面意思来理解，它表示未来，我觉得这个名字非常贴切，因为一个异步操作我们是不可能马上就获取操作结果的，只能在未来某个时候获取，但是我们可以以同步等待的方式来获取结果，可以通过查询future的状态（future_status）来获取异步操作的结果。future_status有三种状态：
| 状态 | 含义 |
|---|---|
| deferred | 异步操作还没开始 |
| ready | 异步操作已经完成 |
| timeout | 异步操作超时 |
//查询future的状态
std::future_status status;
do {
status = future.wait_for(std::chrono::seconds(1));
if (status == std::future_status::deferred) {
std::cout << "deferred\n";
} else if (status == std::future_status::timeout) {
std::cout << "timeout\n";
} else if (status == std::future_status::ready) {
std::cout << "ready!\n";
}
} while (status != std::future_status::ready);
获取future结果有三种方式：get、wait、wait_for，其中get等待异步操作结束并返回结果，wait只是等待异步操作完成，没有返回值，wait_for是超时等待返回结果。
std::promise
std::promise为获取线程函数中的某个值提供便利，在线程函数中给外面传进来的promise赋值，当线程函数执行完成之后就可以通过promis获取该值了，值得注意的是取值是间接的通过promise内部提供的future来获取的。它的基本用法：
std::promise pr;
std::thread t([](std::promise& p){ p.set_value_at_thread_exit(9); },std::ref(pr));
std::future f = pr.get_future();
auto r = f.get();
std::packaged_task
std::packaged_task它包装了一个可调用的目标（如function, lambda expression, bind expression, or another function object）,以便异步调用，它和promise在某种程度上有点像，promise保存了一个共享状态的值，而packaged_task保存的是一个函数。它的基本用法：
std::packaged_task task([](){ return 7; });
std::thread t1(std::ref(task));
std::future f1 = task.get_future();
auto r1 = f1.get();
std::promise、std::packaged_task和std::future的关系
在线程1中创建一个std::promise对象
std::promise
目前为止，该promise对象没有任何管理的值，但它承诺肯定会有人对其进行赋值，一旦被赋值，就可以通过其管理的std::future对象来获取该值。
但是，假设线程1创建了该promise对象并将其传给线程2，那么线程1怎样知道线程2什么时候会对promise对象进行赋值呢？
答案是使用std::future对象
每个std::promise对象都有个对应的std::future对象，其他人可以通过它来获取promise设置的值。
所以，线程1将会创建std::promise对象，然后在将其传递给线程2之前从它那里获取std::future对象。
std::future
现在，线程1将promiseObj传递给线程2.
那么线程1将会获取到线程2通过std::future的get函数设置在std::promise中的值，
int val = futureObj.get();
但是如果线程2还没有对该值进行设置，那么这个调用将会阻塞，直到线程2在promise对象中对该值进行设置。
promiseObj.set_value(45);
查看下图中的完整流程
至此, 我们介绍了std::async相关的几个对象std::future、std::promise和std::packaged_task，其中std::promise和std::packaged_task的结果最终都是通过其内部的future返回出来的，不知道读者有没有搞糊涂，为什么有这么多东西出来，他们之间的关系到底是怎样的？且听我慢慢道来，std::future提供了一个访问异步操作结果的机制，它和线程是一个级别的属于低层次的对象，在它之上高一层的是std::packaged_task和std::promise，他们内部都有future以便访问异步操作结果，std::packaged_task包装的是一个异步操作，而std::promise包装的是一个值，都是为了方便异步操作的，因为有时我需要获取线程中的某个值，这时就用std::promise，而有时我需要获一个异步操作的返回值，这时就用std::packaged_task。那std::promise和std::packaged_task之间又是什么关系呢？说他们没关系也关系，说他们有关系也有关系，都取决于你了，因为我可以将一个异步操作的结果保存到std::promise中。如果读者还没搞清楚他们的关系的话，我就用更通俗的话来解释一下。比如，一个小伙子给一个姑娘表白真心的时候也许会说：”我许诺会给你一个美好的未来“或者”我会努力奋斗为你创造一个美好的未来“。姑娘往往会说：”我等着“。现在我来将这三句话用c++11来翻译一下：
小伙子说：我许诺会给你一个美好的未来等于c++11中"std::promise a std::future";
小伙子说：我会努力奋斗为你创造一个美好的未来等于c++11中"std::packaged_task a future";
姑娘说：我等着等于c++11中"future.get()/wait()";
小伙子两句话的个中差异，自己琢磨一下，这点差异也是std::promise和std::packaged_task的差异。
示例1：
#include
#include
#include
void Thread_Fun1(std::promise &p)
{
//为了突出效果，可以使线程休眠5s
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));
int iVal = 233;
std::cout << "传入数据(int)：" << iVal << std::endl;
//传入数据iVal
p.set_value(iVal);
}
void Thread_Fun2(std::future &f){
//阻塞函数，直到收到相关联的std::promise对象传入的数据
auto iVal = f.get(); //iVal = 233
std::cout << "收到数据(int)：" << iVal << std::endl;
}
int main(){
//声明一个std::promise对象pr1，其保存的值类型为int
std::promise pr1;
//声明一个std::future对象fu1，并通过std::promise的get_future()函数与pr1绑定
std::future fu1 = pr1.get_future();
//创建一个线程t1，将函数Thread_Fun1及对象pr1放在线程里面执行
std::thread t1(Thread_Fun1, std::ref(pr1));
//创建一个线程t2，将函数Thread_Fun2及对象fu1放在线程里面执行
std::thread t2(Thread_Fun2, std::ref(fu1)); //阻塞至线程结束
t1.join();
t2.join();
return 1;
}
可以看到std::future对象fu1先是通过std::promise的函数get_future()与std::promise对象pr1相绑定，pr1在线程t1中通过set_value()传入共享数据，fu1在线程t2中通过阻塞函数get()获取到传入的数据。
示例1中传入的数据类型是int，前面介绍中说std::promise可以保存typename T的数据，那么可以保存函数指针吗？答案是可行的，请看示例。
示例2：
#include
#include
#include
#include
//声明一个可调对象Tusing
T = std::function; //等同于typedef std::function T;
int Test_Fun(int iVal)
{
std::cout << "Value is:" << iVal << std::endl;
return iVal + 232;
}
void Thread_Fun1(std::promise &p)
{
//为了突出效果，可以使线程休眠5s
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));
std::cout << "传入函数Test_Fun" << std::endl;
//传入函数Test_Fun
p.set_value(std::bind(&Test_Fun, std::placeholders::_1));
}
void Thread_Fun2(std::future &f)
{
//阻塞函数，直到收到相关联的std::promise对象传入的数据
auto fun = f.get(); //iVal = 233
int iVal = fun(1);
std::cout << "收到函数并运行，结果：" << iVal << std::endl;
}
int main()
{
//声明一个std::promise对象pr1，其保存的值类型为int
std::promise pr1;
//声明一个std::future对象fu1，并通过std::promise的get_future()函数与pr1绑定
std::future fu1 = pr1.get_future();
//创建一个线程t1，将函数Thread_Fun1及对象pr1放在线程里面执行
std::thread t1(Thread_Fun1, std::ref(pr1));
//创建一个线程t2，将函数Thread_Fun2及对象fu1放在线程里面执行
std::thread t2(Thread_Fun2, std::ref(fu1));
//阻塞至线程结束
t1.join();
t2.join();
return 1;
}
既然可以传函数对象，那么是否可以通过模板魔改，传入可变元函数？请看示例。
示例3：
#include
#include
#include
#include
//声明一个可调对象Fusing F = std::function; //等同于typedef std::function F;
//函数可以改成任意参数，任意返回类型int Test_Fun(int a, int b, int &c)
{
//a = 1, b = 2 c = a + b + 230;
return c;
}
void Thread_Fun1(std::promise &p)
{
//为了突出效果，可以使线程休眠5s
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));
std::cout << "传入函数Test_Fun" << std::endl;
//传入函数Test_Fun
p.set_value(std::bind(&Test_Fun, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2, std::placeholders::_3));
}
template
void Thread_Fun2(std::future &f, Args&& ...args)
{
//阻塞函数，直到收到相关联的std::promise对象传入的数据
auto fun = f.get(); //fun等同于Test_Fun
auto fResult = fun(std::forward(args)...);
std::cout << "收到函数并运行，结果：" << fResult << std::endl;
}
int main()
{
//声明一个std::promise对象pr1，其保存的值类型为int
std::promise pr1;
//声明一个std::future对象fu1，并通过std::promise的get_future()函数与pr1绑定
std::future fu1 = pr1.get_future();
//声明一个变量
int iVal = 0;
//创建一个线程t1，将函数Thread_Fun1及对象pr1放在线程里面执行
std::thread t1(Thread_Fun1, std::ref(pr1));
//创建一个线程t2，将函数Thread_Fun2及对象fu1放在线程里面执行
std::thread t2(Thread_Fun2, std::ref(fu1), 1, 2, std::ref(iVal));
//阻塞至线程结束
t1.join();
t2.join();
//此时iVal的值变成233
return 1;
}
为什么要用std::async代替线程的创建
std::async又是干啥的，已经有了td::future、std::promise和std::packaged_task，够多的了，真的还要一个std::async来凑热闹吗，std::async表示很委屈：我不是来凑热闹的，我是来帮忙的。是的，std::async是为了让用户的少费点脑子的，它让这三个对象默契的工作。大概的工作过程是这样的：std::async先将异步操作用std::packaged_task包装起来，然后将异步操作的结果放到std::promise中，这个过程就是创造未来的过程。外面再通过future.get/wait来获取这个未来的结果，怎么样，std::async真的是来帮忙的吧，你不用再想到底该怎么用std::future、std::promise和std::packaged_task了，std::async已经帮你搞定一切了！
现在来看看std::async的原型async(std::launch::async | std::launch::deferred, f, args...)，第一个参数是线程的创建策略，有两种策略，默认的策略是立即创建线程：
std::launch::async：在调用async就开始创建线程。
std::launch::deferred：延迟加载方式创建线程。调用async时不创建线程，直到调用了future的get或者wait时才创建线程。
第二个参数是线程函数，第三个参数是线程函数的参数。
std::async基本用法：
std::future f1 = std::async(std::launch::async, [](){
return 8;
});
cout< f2 = std::async(std::launch::async, [](){
cout<<8< future = std::async(std::launch::async, [](){
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(3));
return 8;
});
std::cout << "waiting...\n";
std::future_status status;
do {
status = future.wait_for(std::chrono::seconds(1));
if (status == std::future_status::deferred) {
std::cout << "deferred\n";
} else if (status == std::future_status::timeout) {
std::cout << "timeout\n";
} else if (status == std::future_status::ready) {
std::cout << "ready!\n";
}
} while (status != std::future_status::ready);
std::cout << "result is " << future.get() << '\n';
可能的结果：
waiting...
timeout
timeout
ready!
result is 8
std::async是更高层次上的异步操作，使我们不用关注线程创建内部细节，就能方便的获取异步执行状态和结果，还可以指定线程创建策略，应该用std::async替代线程的创建，让它成为我们做异步操作的首选。
参考文献
C++11之std::future和std::promise
[C++11]std::promise介绍及使用
(原创）用C++11的std::async代替线程的创建
c++11多线程编程（八）：std::future , std::promise和线程的返回值