Effective Modern C++ 條款 35：任務導向程式設計優於執行緒導向程式設計

任務 vs 執行緒：兩種非同步執行策略

若需非同步執行函式 doAsyncWork()，有兩種基本選擇：

1. 執行緒導向：建立 std::thread 直接執行。
2. 任務導向：透過 std::async 提交任務。

// 執行緒導向
std::thread t(doAsyncWork);

// 任務導向
auto fut = std::async(doAsyncWork); // fut 為 future

任務導向的優勢

1. 程式碼更簡潔，自然取得結果與異常

• 返回值：std::thread 無直接機制取得返回值；future::get() 輕鬆取得。
• 異常傳播：doAsyncWork 拋出異常時，future::get() 會重新拋出；std::thread 會導致 std::terminate 終止程式。

2. 更高層級抽象，免除執行緒管理細節

C++ 中「執行緒」有三種含義：

1. 硬體執行緒：CPU 核心支援的邏輯處理器。
2. 軟體執行緒 (OS 執行緒)：作業系統管理、排程至硬體執行緒的實體。
3. std::thread：C++ 物件，內部操作軟體執行緒，可為空（預設建構、移動後、join 後、detach 後）。

3. 避免執行緒耗盡與過度訂閱

• 執行緒耗盡：軟體執行緒為有限資源。std::thread 建構失敗會拋 std::system_error，即使函式標記 noexcept 也會拋出。處理策略複雜（當前執行緒同步執行？等待現有執行緒？）。
• 過度訂閱：就緒軟體執行緒數 > 硬體執行緒數。導致上下文切換開銷、CPU 快取污染、效能下降。最佳比例隨負載動態變化，難以手動調校。

std::async 將這些問題轉交給標準庫實作者：

auto fut = std::async(doAsyncWork); // 執行緒管理責任轉移

• 預設啟動策略不保證建立新執行緒，調度器可選擇在呼叫 get()/wait() 的執行緒上同步執行，自然避免過度訂閱。
• 先進調度器採用系統級執行緒池 + 工作竊取演算法，自動平衡負載、最大化硬體利用率。
• 標準庫未強制要求執行緒池，但主流實作（MSVC、libstdc++、libc++）均已採用。使用任務導向，未來庫升級自動受惠。

4. 負載平衡與 GUI 回應性考量

同步執行（呼叫端執行緒直接跑任務）可能造成負載不均。std::async 讓調度器決策。若 GUI 執行緒需嚴格回應性，可指定啟動策略：

auto fut = std::async(std::launch::async, doAsyncWork); // 強制新執行緒

何時仍需 std::thread？

任務導向覆蓋 90%+ 場景，僅以下情況適合直接用 std::thread：

1. 需存取平台原生執行緒 API：std::thread::native_handle() 提供底層句柄（如設定優先權、親和性），std::future 無對應功能。
2. 特定平台單一程式深度優化：固定硬體部署的高效能服務，可手動調校執行緒數量與親和性。
3. 實作執行緒基礎設施：建構執行緒池、Actor 框架等 C++ 標準庫未提供的高層抽象。

總結

1. std::thread 無法直接取得返回值/異常，導致程式終止風險。
2. 執行緒導向需手動處理：耗盡、過度訂閱、負載平衡、跨平台適配。
3. 預設 std::async 任務導向解決上述大多數問題，享受標準庫演進紅利。