การใช้งาน Async ในภาษา C++ แบบง่ายๆ พร้อมตัวอย่าง

# การใช้งาน Async ในภาษา C++ แบบง่ายๆ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพโปรแกรม

การเขียนโปรแกรมอย่างมีประสิทธิภาพนั้นเป็นหัวใจสำคัญของการพัฒนาซอฟต์แวร์ในยุคปัจจุบัน และการใช้งาน asynchronous programming หรือการเขียนโค้ดที่ไม่จำเป็นต้องรอให้กระบวนการหนึ่งเสร็จสิ้นก่อนที่จะดำเนินการอย่างอื่นต่อไปนั้นเป็นเทคนิคที่ถือว่ามีพลังมากในภาษา C++

ความรู้พื้นฐานของ Async

การทำงานแบบนี้ช่วยให้การประมวลผลหลายๆ อย่างสามารถทำงานไปพร้อมๆ กันได้ นั่นคือทำให้โปรแกรมสามารถทำงานเต็มที่กับทรัพยากรที่มี อย่างเช่น CPUs หลายโคร์

ตัวอย่างที่ 1: การใช้งาน `std::async` อย่างง่าย

 #include <iostream>
#include <future>
#include <thread>

int main() {
    // สร้าง asynchronous task ด้วย lambda function
    auto asyncTask = std::async([](){
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(3));
        return "ผลลัพธ์จาก async task!";
    });

    // ทำงานอื่นๆ ขณะรอ async task
    std::cout << "กำลังประมวลผลงานอื่น...\n";

    // รอผลลัพธ์จาก async task
    std::string result = asyncTask.get();
    std::cout << "ได้รับข้อความ: " << result << std::endl;

    return 0;
}

อธิบาย

ในตัวอย่างนี้, เราใช้ `std::async` เพื่อสร้าง asynchronous task ที่หลับไป 3 วินาทีก่อนที่จะส่งข้อความกลับมา เราต้องรอรับผลลัพธ์ด้วย `.get()` ส่วนในขณะที่รอ, โปรแกรมหลักของเรายังสามารถทำงานอื่นๆ ใน meantime ได้

ตัวอย่างที่ 2: การประยุกต์ใช้ `std::async` ในกรณีของการทำคำสั่งที่ต้องใช้เวลา

 #include <iostream>
#include <future>

// ฟังก์ชันที่จำลองการทำงานที่ต้องใช้เวลา
int performLongCalculation(int input) {
    // สมมติว่าต้องใช้เวลาในการคำนวนค่อนข้างนาน
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));
    return input * input;
}

int main() {
    // เริ่ม async task โดยการเรียก performLongCalculation
    auto calculationFuture = std::async(performLongCalculation, 5);

    // ทำงานอื่น ๆ ไปพร้อมๆกัน
    std::cout << "ประมวลผลงานอื่นๆ ในขณะเดียวกัน...\n";

    // เมื่อต้องการผลลัพธ์, รอรับมัน
    int result = calculationFuture.get();
    std::cout << "ผลลัพธ์ของการคำนวณ: " << result << std::endl;

    return 0;
}

อธิบาย

อีกครั้ง, `std::async` ทำให้เราสามารถประมวลผลฟังก์ชัน `performLongCalculation` ได้แบบ asynchronous เพราะฟังก์ชันนี้ต้องใช้เวลาในการคำนวณ 5 วินาที เราสามารถทำงานอื่นๆ ต่อไปในขณะที่การคำนวณกำลังเกิดขึ้น

ตัวอย่างที่ 3: การใช้ `std::async` และ `std::launch::async` เพื่อควบคุมการบังคับการทำงานแบบ Asynchronous

 #include <iostream>
#include <future>

void printNumbers() {
    for (int i = 1; i <= 5; ++i) {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
        std::cout << "Number: " << i << std::endl;
    }
}

int main() {
    // สร้าง asynchronous task ที่จะ run printNumbers แบบยังไม่ทำการทำงานจนกว่าจะเรียกใช้
    auto printNumbersFuture = std::async(std::launch::async, printNumbers);

    std::cout << "ฟังก์ชัน printNumbers กำลังทำงานใน background.\n";

    // เราไม่จำเป็นต้องรอหรือเรียก get() ที่นี่หากเราไม่ต้องการรอการทำงานของฟังก์ชันนั้น

    // ทำงานที่ไม่เกี่ยวข้องกันไปคนละทิศละทาง
    for (int j = 6; j <= 10; ++j) {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
        std::cout << "Main thread number: " << j << std::endl;
    }

    // ที่จุดนี้จะรอการทำงานของ printNumbers ให้เสร็จสิ้น
    printNumbersFuture.get();

    return 0;
}

อธิบาย

ในตัวอย่างนี้ เราสามารถเห็นการใช้งาน `std::async` ร่วมกับ flag `std::launch::async` ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการทำงานของฟังก์ชัน `printNumbers` นั้นถูกย้ายไปทำแบบอิสระในหน่วยงานอื่นๆ พร้อมๆ กับการทำงานแบบปกติของ main thread เมื่อรวบรวมเรื่องราวของ async เราสามารถเห็นว่าเทคนิคนี้ช่วยให้การจัดการกับงานหลายๆ อย่างในโปรแกรมทำได้ลื่นไหลและเป็นระเบียบเรียบร้อย

Usecase ในโลกจริง

ที่น่าสนใจไม่แพ้กันคือการนำ `async` มาใช้งานในโลกจริง ได้แก่:

- เว็บเซิร์ฟเวอร์ที่ต้องรับมือคำร้องขอมากมายและทำงานอย่างเป็นอิสระกัน

- แอปพลิเคชันจัดการข้อมูลที่ต้องอ่านและเขียนข้อมูลอย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่กระทบกับการทำงานอื่นๆ

- ระบบที่ทำการประมวลผลข้อมูลในปริมาณมากซึ่งสามารถใช้ประโยชน์จากการทำให้เป็นงานที่ไม่รอกัน

การเรียนรู้และทำความเข้าใจการใช้งาน `async` ใน C++ ให้ดีนั้นจะเปิดโอกาสให้โปรแกรมเมอร์สร้างโปรแกรมที่มีประสิทธิภาพและตอบสนองได้ดีกว่าในสภาพแวดล้อมการทำงานต่างๆ สำหรับผู้ที่สนใจจะศึกษาและขอขยายความรู้ด้านการเขียนโปรแกรมให้ลึกซึ้งยิ่งขึ้น อย่าลืมว่าที่ EPT คุณสามารถเรียนรู้ได้ตั้งแต่พื้นฐานไปจนถึงระดับสูง มาร่วมกันสร้างโปรแกรมที่ทันสมัยและพร้อมรับมือกับทุกความท้าทายในยุคดิจิตัลไปกับเรานะครับ!

หมายเหตุ: ข้อมูลในบทความนี้อาจจะผิด โปรดตรวจสอบความถูกต้องของบทความอีกครั้งหนึ่ง บทความนี้ไม่สามารถนำไปใช้อ้างอิงใด ๆ ได้ ทาง EPT ไม่ขอยืนยันความถูกต้อง และไม่ขอรับผิดชอบต่อความเสียหายใดที่เกิดจากบทความชุดนี้ทั้งทางทรัพย์สิน ร่างกาย หรือจิตใจของผู้อ่านและผู้เกี่ยวข้อง