Qt/C++中的异步编程

1 介绍

异步编程是现代应用程序开发中不可或缺的一部分。它允许程序在执行耗时任务时保持响应性，特别是在GUI应用程序中。在Qt/C++中，有多种方式来实现异步编程。本文将重点介绍如何使用Qt中的QtConcurrent库，Qml中ES6标准的Promise还有C++标准库std::future进行异步编程，并讲解他们之间的区别。

2 含义

2.1 QtConcurrent

QtConcurrent 命名空间提供了高级 API，使编写多线程程序成为可能，而无需使用诸如互斥、读写锁、等待条件或 semaphores 等低级线程原语。使用 QtConcurrent 编写的程序会根据可用处理器内核的数量自动调整所使用的线程数。这意味着现在编写的应用程序将来在多核系统上部署时仍可继续扩展。

• Concurrent Map and Map-Reduce
  QtConcurrent 包含用于并行列表处理的函数式编程 API，包括用于共享内存（非分布式）系统的 MapReduce 和 FilterReduce 实现，以及用于管理 GUI 应用程序中异步计算的类：
  • QtConcurrent::map() 对容器中的每个项目应用一个函数，对项目进行就地修改。
  • QtConcurrent::mapped() 类似 map()，不同之处在于它返回一个带有修改的新容器。
  • QtConcurrent::mappedReduced() 类似于 mapped()，只不过修改后的结果被缩小或折叠成一个结果。
• Concurrent Filter and Filter-Reduce
• QtConcurrent::filter() 根据过滤函数的结果从容器中移除所有项目。
• QtConcurrent::filtered() 类似filter()，但它返回一个包含过滤结果的新容器。
• QtConcurrent::filteredReduced() 类似 filtered()，只是过滤后的结果被缩小或折叠成一个结果。
• Concurrent Run （常用）
  • QtConcurrent::run() 在另一个线程中运行一个函数。
• QFuture （常用） 表示异步计算的结果。它类似于标准库中的std::future，但集成了Qt的信号和槽机制，使用起来更加方便。
  • QFutureWatcher（常用） 允许使用信号和插槽监控 QFuture。
  • QFutureIterator 允许遍历通过 QFuture 获得的结果。
  • QFutureSynchronizer 是一个方便的类，可自动同步多个 QFutures。

2.2 std::future

• std::future 对象用来访问异步操作的结果。具体细节可以参考我之前的文章《C++库std::future》。
• std::promise对象用来设置异步操作的结果，并将其传递给关联的std::future对象。简而言之，std::promise和std::future配合使用，std::promise用于设置结果，std::future用于获取结果。

2.3 Qml中的Promise

Qml中使用的是JavaScript，Promise 是异步编程的一种解决方案，比传统的解决方案——回调函数和事件——更合理和更强大。它由社区最早提出和实现，ES6 将其写进了语言标准，统一了用法，原生提供了Promise对象。参考<<Promise含义>>

3 使用场景