未来芯片制造，如果突破不了 5nm 极限，那么在一段时间内 CPU 性能的提升，会依赖于三维集成技术，将更多的 CPU 核集成在一起，使得多核系统越来越普遍。
以前所谓的 C++ 多线程，一是受限于平台，多借助于封装好的 APIs 来完成，例如：POSIX threads，Windows threads 等；二是受限于单核系统，本质上都是“伪多线程”，通过线程的调度，使得单核系统可进行任务的切换，造成多线程的假象。
新的 C++11 标准，在语言层面上实现了多线程，其库中提供了相关组件，使得跨平台编写多线程 cpp 程序成为可能，最终能够在多核系统中实现真正的并行计算。
1 并发 (concurrency)
1.1 并发与并行
计算机中的并发，指的是在单一系统中，同时执行多个独立的活动。对于多核系统，它们在同一时刻进行的活动，则称为并行。
通俗的理解：当有两个人都在边吃饭边看电视时，对于一个人而言，吃饭和看电视就是并发，对于两个人而言，他们在同一时刻进行的活动，可称为并行。
1) 单核的任务切换 (task switching)
2) 双核的并行执行 (parallel execution)
1.2 线程与进程
如果将进程比作一套房子，那么住在房子里的人，其从事的各种活动 (比如，厨房做饭，客厅吃饭，卧室看电视)，就是一个个的线程。现在又搬来一个人，则当两个人都在房子里，做着各自的活动时，程序便由以前的单线程变为了多线程。
有的房间 (比如客厅) 两个人都可以同时进出，这代表着进程中某些内存空间是共享的，每个线程都可以使用这些共享内存。有的房间 (比如厕所) 一次只能容纳一个人，先进去的把门锁上，后到的人看到锁，就在外面等待，直到先进去的人把锁打开，这就是“互斥核” (mutex)
在应用程序中，具体利用到并发编程的，一是多进程并发，二是多线程并发，如下图：
(1) 多进程并发 (2) 多线程并发
2 程序示例
实现多线程需要 1） 头文件 <thread> 2） 单独的线程函数 threadFunc() 3）线程对象 thread t(threadFunc) 4）等待线程 join()
#include <thread>
#include <iostream>
void threadFunc()
{
std::cout << "This is a thread!" << std::endl;
}
int main()
{
std::thread t(threadFunc);
t.join();
std::cout << "This is main program!" << std::endl;
return 0;
}
输出结果为：
This is a thread! This is main program!
当使用 t.detach() 来代替 t.join() 时，主线程 main 不会等待新线程 t(threadFunc)，只会独自运行到程序结束。
3 任务代替线程
3.1 两个问题
1) 线程耗尽 (exhaustion)
软件线程是一种有限的资源，当创建的线程数量多于系统所能够提供的，一个异常 std::system_error 就会抛出，程序便会终止。
2) 线程超额 (oversubscription)
当等待运行的线程 (ready-to-run) 多于系统硬件线程 (hardware threads) 时，线程调度器会为每个软件线程在硬件线程上分配时间片 (time-slice)。若一个线程的时间片结束，另一个线程的时间片刚开始时，上下文的切换 (context switch) 就会被执行。对于多核系统，当线程从一个 CPU 被切换到另一个 CPU 中时，会造成很大的资源消耗。
3.2 基于任务 (task-based)
基于线程编程 (thread-based)，必须手动管理上面的两个问题，增加了编程的难度。
基于任务编程 (task-based)，通过 std::async，可将问题交由 C++标准库处理，简化了程序。
1) 头文件 <future>
2) 单独的任务函数 taskFunc1 和 taskFunc2
3) 异步任务对象 auto fut1 = std::async(taskFunc1)
4) 获取任务函数返回值 fut.get()
#include <iostream>
#include <thread>
#include <future>
std::string taskFunc1()
{
std::string str = "This is task1";
return str;
}
std::string taskFunc2()
{
std::string str = " and task2";
return str;
}
int main()
{
auto fut1 = std::async(taskFunc1);
auto fut2 = std::async(taskFunc2);
std::cout << fut1.get() + fut2.get() << std::endl << "This is main program" << std::endl;
return 0;
}
输出结果为：
This is task1 and task2 This is main program
小结：
1) thread-based programming needs manual management of thread exhaustion, oversubscription, load balancing, and adaptation to new platforms.
2) task-based programming handles most of these issues via std::async with the default launch policy
参考资料：
<C++ Concurrency in Action> chapter 1
<Effecctive Modern C++> chapter 7