方法: WRL を使用して非同期操作を完了する

[アーティクル]
04/03/2023

このドキュメントでは、Windows ランタイム C++ テンプレートライブラリ (WRL) を使用して非同期操作を開始し、操作の完了時に処理を実行する方法について説明します。

このドキュメントでは、2 つの例を示します。最初の例では、非同期タイマーを開始し、そのタイマーが期限切れになるのを待機します。この例では、タイマーオブジェクトを作成するときに、非同期アクションを指定します。 2 番目の例では、バックグラウンドワーカースレッドを実行します。この例では、IAsyncInfo インターフェイスを返す Windows ランタイムメソッドの使用方法を示します。 Callback 関数は、非同期操作の結果を処理するイベントハンドラーを指定するため、どちらの例でも重要です。

コンポーネントのインスタンスを作成してプロパティ値を取得する、より基本的な例については、「方法: Windows ランタイムコンポーネントをアクティブ化して使用する」を参照してください。

ヒント

これらの例では、コールバックを定義するためにラムダ式を使用します。関数オブジェクト (ファンクター)、関数ポインター、または std::function オブジェクトを使用することもできます。 C++ ラムダ式について詳しくは、「ラムダ式」をご覧ください。

例: タイマーを使用した作業

以下の手順では、非同期タイマーを開始し、そのタイマーが期限切れになるのを待機します。完全な例を次に示します。

警告

通常は、ユニバーサル Windows プラットフォーム (UWP) アプリで Windows ランタイム C++ テンプレートライブラリを使用しますが、この例ではコンソールアプリを使用して説明します。 wprintf_s のような関数は、UWP アプリから使用することはできません。 UWP アプリケーション内で使用できる関数と型の詳細については、「ユニバーサル Windows プラットフォームでサポートされていない CRT 関数」と「UWP アプリケーション用の Win32 と COM」を参照してください。

必須の Windows ランタイム、Windows ランタイム C++ テンプレートライブラリ、または C++ 標準ライブラリのヘッダーをインクルード (#include) します。
```
#include <Windows.Foundation.h>
#include <Windows.System.Threading.h>
#include <wrl/event.h>
#include <stdio.h>
#include <Objbase.h>

using namespace ABI::Windows::Foundation;
using namespace ABI::Windows::System::Threading;
using namespace Microsoft::WRL;
using namespace Microsoft::WRL::Wrappers;
```
Windows.System.Threading.h が、非同期タイマーを使用するために必要な型を宣言します。

コードを読みやすくするために、.cpp ファイルでは using namespace ディレクティブを使用することをお勧めします。

Windows ランタイムを初期化します。

// Initialize the Windows Runtime.
RoInitializeWrapper initialize(RO_INIT_MULTITHREADED);
if (FAILED(initialize))
{
    return PrintError(__LINE__, initialize);
}

ABI::Windows::System::Threading::IThreadPoolTimer インターフェイスに対応するアクティベーションファクトリを作成します。
```
// Get the activation factory for the IThreadPoolTimer interface.
ComPtr<IThreadPoolTimerStatics> timerFactory;
HRESULT hr = GetActivationFactory(HStringReference(RuntimeClass_Windows_System_Threading_ThreadPoolTimer).Get(), &timerFactory);
if (FAILED(hr))
{
    return PrintError(__LINE__, hr);
}
```
Windows ランタイムでは、完全修飾名を使用して型を識別します。 RuntimeClass_Windows_System_Threading_ThreadPoolTimer パラメーターは Windows ランタイムによって提供される文字列であり、必須のランタイムクラス名が含まれています。
タイマーからのコールバックをメインアプリケーションに同期させるイベントオブジェクトを作成します。
```
// Create an event that is set after the timer callback completes. We later use this event to wait for the timer to complete. 
// This event is for demonstration only in a console app. In most apps, you typically don't wait for async operations to complete.
Event timerCompleted(CreateEventEx(nullptr, nullptr, CREATE_EVENT_MANUAL_RESET, WRITE_OWNER | EVENT_ALL_ACCESS));
hr = timerCompleted.IsValid() ? S_OK : HRESULT_FROM_WIN32(GetLastError());
if (FAILED(hr))
{
    return PrintError(__LINE__, hr);
}
```
Note

このイベントは、コンソールアプリケーションの一部としてデモのみを目的としています。この例では、アプリケーションが終了する前に非同期操作が完了したことを確認するために、イベントを使用します。ほとんどのアプリでは、通常、非同期操作の完了を待つことはありません。

2 秒後に期限切れになる IThreadPoolTimer オブジェクトを作成します。 Callback 関数を使用して、イベントハンドラー (ABI::Windows::System::Threading::ITimerElapsedHandler オブジェクト) を作成します。

// Create a timer that prints a message after 2 seconds.

TimeSpan delay;
delay.Duration = 20000000; // 2 seconds.

auto callback = Callback<ITimerElapsedHandler>([&timerCompleted](IThreadPoolTimer* timer) -> HRESULT
{
    wprintf_s(L"Timer fired.\n");

    TimeSpan delay;
    HRESULT hr = timer->get_Delay(&delay);
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        wprintf_s(L"Timer duration: %2.2f seconds.\n", delay.Duration / 10000000.0);
    }

    // Set the completion event and return.
    SetEvent(timerCompleted.Get());
    return hr;
});
hr = callback ? S_OK : E_OUTOFMEMORY;
if (FAILED(hr))
{
    return PrintError(__LINE__, hr);
}

ComPtr<IThreadPoolTimer> timer;
hr = timerFactory->CreateTimer(callback.Get(), delay, &timer);
if (FAILED(hr))
{
    return PrintError(__LINE__, hr);
}

メッセージをコンソールに出力し、タイマーからのコールバックが完了するのを待機します。すべての ComPtr オブジェクトと RAII オブジェクトは自動的にスコープから外れて解放されます。

// Print a message and wait for the timer callback to complete.
wprintf_s(L"Timer started.\nWaiting for timer...\n");

// Wait for the timer to complete.
WaitForSingleObjectEx(timerCompleted.Get(), INFINITE, FALSE);
// All smart pointers and RAII objects go out of scope here.

完全な例を次に示します。

// wrl-consume-async.cpp
// compile with: runtimeobject.lib
#include <Windows.Foundation.h>
#include <Windows.System.Threading.h>
#include <wrl/event.h>
#include <stdio.h>
#include <Objbase.h>

using namespace ABI::Windows::Foundation;
using namespace ABI::Windows::System::Threading;
using namespace Microsoft::WRL;
using namespace Microsoft::WRL::Wrappers;

// Prints an error string for the provided source code line and HRESULT
// value and returns the HRESULT value as an int.
int PrintError(unsigned int line, HRESULT hr)
{
    wprintf_s(L"ERROR: Line:%d HRESULT: 0x%X\n", line, hr);
    return hr;
}

int wmain()
{
    // Initialize the Windows Runtime.
    RoInitializeWrapper initialize(RO_INIT_MULTITHREADED);
    if (FAILED(initialize))
    {
        return PrintError(__LINE__, initialize);
    }

    // Get the activation factory for the IThreadPoolTimer interface.
    ComPtr<IThreadPoolTimerStatics> timerFactory;
    HRESULT hr = GetActivationFactory(HStringReference(RuntimeClass_Windows_System_Threading_ThreadPoolTimer).Get(), &timerFactory);
    if (FAILED(hr))
    {
        return PrintError(__LINE__, hr);
    }

    // Create an event that is set after the timer callback completes. We later use this event to wait for the timer to complete. 
    // This event is for demonstration only in a console app. In most apps, you typically don't wait for async operations to complete.
    Event timerCompleted(CreateEventEx(nullptr, nullptr, CREATE_EVENT_MANUAL_RESET, WRITE_OWNER | EVENT_ALL_ACCESS));
    hr = timerCompleted.IsValid() ? S_OK : HRESULT_FROM_WIN32(GetLastError());
    if (FAILED(hr))
    {
        return PrintError(__LINE__, hr);
    }

    // Create a timer that prints a message after 2 seconds.

    TimeSpan delay;
    delay.Duration = 20000000; // 2 seconds.

    auto callback = Callback<ITimerElapsedHandler>([&timerCompleted](IThreadPoolTimer* timer) -> HRESULT
    {
        wprintf_s(L"Timer fired.\n");

        TimeSpan delay;
        HRESULT hr = timer->get_Delay(&delay);
        if (SUCCEEDED(hr))
        {
            wprintf_s(L"Timer duration: %2.2f seconds.\n", delay.Duration / 10000000.0);
        }

        // Set the completion event and return.
        SetEvent(timerCompleted.Get());
        return hr;
    });
    hr = callback ? S_OK : E_OUTOFMEMORY;
    if (FAILED(hr))
    {
        return PrintError(__LINE__, hr);
    }

    ComPtr<IThreadPoolTimer> timer;
    hr = timerFactory->CreateTimer(callback.Get(), delay, &timer);
    if (FAILED(hr))
    {
        return PrintError(__LINE__, hr);
    }

    // Print a message and wait for the timer callback to complete.
    wprintf_s(L"Timer started.\nWaiting for timer...\n");

    // Wait for the timer to complete.
    WaitForSingleObjectEx(timerCompleted.Get(), INFINITE, FALSE);
    // All smart pointers and RAII objects go out of scope here.
}
/*
Output:
Timer started.
Waiting for timer...
Timer fired.
Timer duration: 2.00 seconds.
*/

コードのコンパイル

このコードをコンパイルするには、コードをコピーし、Visual Studio プロジェクトに貼り付けるか、wrl-consume-async.cpp という名前のファイルに貼り付けてから、Visual Studio のコマンドプロンプトウィンドウで次のコマンドを実行します。

cl.exe wrl-consume-async.cpp runtimeobject.lib

例: バックグラウンドスレッドを使用した作業

以下の手順では、ワーカースレッドを開始し、そのスレッドによって実行されるアクションを定義します。完全な例を次に示します。

ヒント

この例では、ABI::Windows::Foundation::IAsyncAction インターフェイスを使用して作業する方法を示します。 IAsyncInfo、IAsyncAction、IAsyncActionWithProgress、IAsyncOperation、および IAsyncOperationWithProgress を実装するすべてのインターフェイスに、このパターンを追加できます。

必須の Windows ランタイム、Windows ランタイム C++ テンプレートライブラリ、または C++ 標準ライブラリのヘッダーをインクルード (#include) します。
```
#include <Windows.Foundation.h>
#include <Windows.System.Threading.h>
#include <wrl/event.h>
#include <stdio.h>
#include <Objbase.h>

using namespace ABI::Windows::Foundation;
using namespace ABI::Windows::System::Threading;
using namespace Microsoft::WRL;
using namespace Microsoft::WRL::Wrappers;
```
Windows.System.Threading.h は、ワーカースレッドを使用するために必要な型を宣言します。

コードを読みやすくするために、.cpp ファイルでは using namespace ディレクティブを使用することをお勧めします。

Windows ランタイムを初期化します。

// Initialize the Windows Runtime.
RoInitializeWrapper initialize(RO_INIT_MULTITHREADED);
if (FAILED(initialize))
{
    return PrintError(__LINE__, initialize);
}

ABI::Windows::System::Threading::IThreadPoolStatics インターフェイスに対応するアクティベーションファクトリを作成します。

// Get the activation factory for the IThreadPoolStatics interface.
ComPtr<IThreadPoolStatics> threadPool;
HRESULT hr = GetActivationFactory(HStringReference(RuntimeClass_Windows_System_Threading_ThreadPool).Get(), &threadPool);
if (FAILED(hr))
{
    return PrintError(__LINE__, hr);
}

ワーカースレッドの完了をメインアプリケーションに同期させるイベントオブジェクトを作成します。
```
// Create an event that is set after the timer callback completes. We later use this event to wait for the timer to complete. 
// This event is for demonstration only in a console app. In most apps, you typically don't wait for async operations to complete.
Event threadCompleted(CreateEventEx(nullptr, nullptr, CREATE_EVENT_MANUAL_RESET, WRITE_OWNER | EVENT_ALL_ACCESS));
hr = threadCompleted.IsValid() ? S_OK : HRESULT_FROM_WIN32(GetLastError());
if (FAILED(hr))
{
    return PrintError(__LINE__, hr);
}
```
Note

このイベントは、コンソールアプリケーションの一部としてデモのみを目的としています。この例では、アプリケーションが終了する前に非同期操作が完了したことを確認するために、イベントを使用します。ほとんどのアプリでは、通常、非同期操作の完了を待つことはありません。

ワーカースレッドを作成するには、IThreadPoolStatics::RunAsync メソッドを呼び出します。アクションを定義するには、Callback 関数を使用します。

wprintf_s(L"Starting thread...\n");

// Create a thread that computes prime numbers.
ComPtr<IAsyncAction> asyncAction;
hr = threadPool->RunAsync(Callback<IWorkItemHandler>([&threadCompleted](IAsyncAction* asyncAction) -> HRESULT
{
    // Print a message.
    const unsigned int start = 0;
    const unsigned int end = 100000;
    unsigned int primeCount = 0;
    for (int n = start; n < end; n++)
    {
        if (IsPrime(n))
        {
            primeCount++;
        }
    }

    wprintf_s(L"There are %u prime numbers from %u to %u.\n", primeCount, start, end);

    // Set the completion event and return.
    SetEvent(threadCompleted.Get());
    return S_OK;

}).Get(), &asyncAction);
if (FAILED(hr))
{
    return PrintError(__LINE__, hr);
}

IsPrime 関数は、この後に続く完全な例で定義します。

メッセージをコンソールに出力し、スレッドが完了するのを待機します。すべての ComPtr オブジェクトと RAII オブジェクトは自動的にスコープから外れて解放されます。

// Print a message and wait for the thread to complete.
wprintf_s(L"Waiting for thread...\n");

// Wait for the thread to complete.
WaitForSingleObjectEx(threadCompleted.Get(), INFINITE, FALSE);

wprintf_s(L"Finished.\n");

// All smart pointers and RAII objects go out of scope here.

完全な例を次に示します。

// wrl-consume-asyncOp.cpp
// compile with: runtimeobject.lib 
#include <Windows.Foundation.h>
#include <Windows.System.Threading.h>
#include <wrl/event.h>
#include <stdio.h>
#include <Objbase.h>

using namespace ABI::Windows::Foundation;
using namespace ABI::Windows::System::Threading;
using namespace Microsoft::WRL;
using namespace Microsoft::WRL::Wrappers;

// Prints an error string for the provided source code line and HRESULT
// value and returns the HRESULT value as an int.
int PrintError(unsigned int line, HRESULT hr)
{
    wprintf_s(L"ERROR: Line:%d HRESULT: 0x%X\n", line, hr);
    return hr;
}

// Determines whether the input value is prime.
bool IsPrime(int n)
{
    if (n < 2)
    {
        return false;
    }
    for (int i = 2; i < n; ++i)
    {
        if ((n % i) == 0)
        {
            return false;
        }
    }
    return true;
}

int wmain()
{
    // Initialize the Windows Runtime.
    RoInitializeWrapper initialize(RO_INIT_MULTITHREADED);
    if (FAILED(initialize))
    {
        return PrintError(__LINE__, initialize);
    }

    // Get the activation factory for the IThreadPoolStatics interface.
    ComPtr<IThreadPoolStatics> threadPool;
    HRESULT hr = GetActivationFactory(HStringReference(RuntimeClass_Windows_System_Threading_ThreadPool).Get(), &threadPool);
    if (FAILED(hr))
    {
        return PrintError(__LINE__, hr);
    }

    // Create an event that is set after the timer callback completes. We later use this event to wait for the timer to complete. 
    // This event is for demonstration only in a console app. In most apps, you typically don't wait for async operations to complete.
    Event threadCompleted(CreateEventEx(nullptr, nullptr, CREATE_EVENT_MANUAL_RESET, WRITE_OWNER | EVENT_ALL_ACCESS));
    hr = threadCompleted.IsValid() ? S_OK : HRESULT_FROM_WIN32(GetLastError());
    if (FAILED(hr))
    {
        return PrintError(__LINE__, hr);
    }


    wprintf_s(L"Starting thread...\n");

    // Create a thread that computes prime numbers.
    ComPtr<IAsyncAction> asyncAction;
    hr = threadPool->RunAsync(Callback<IWorkItemHandler>([&threadCompleted](IAsyncAction* asyncAction) -> HRESULT
    {
        // Print a message.
        const unsigned int start = 0;
        const unsigned int end = 100000;
        unsigned int primeCount = 0;
        for (int n = start; n < end; n++)
        {
            if (IsPrime(n))
            {
                primeCount++;
            }
        }

        wprintf_s(L"There are %u prime numbers from %u to %u.\n", primeCount, start, end);

        // Set the completion event and return.
        SetEvent(threadCompleted.Get());
        return S_OK;

    }).Get(), &asyncAction);
    if (FAILED(hr))
    {
        return PrintError(__LINE__, hr);
    }

    // Print a message and wait for the thread to complete.
    wprintf_s(L"Waiting for thread...\n");

    // Wait for the thread to complete.
    WaitForSingleObjectEx(threadCompleted.Get(), INFINITE, FALSE);

    wprintf_s(L"Finished.\n");

    // All smart pointers and RAII objects go out of scope here.
}
/*
Output:
Starting thread...
Waiting for thread...
There are 9592 prime numbers from 0 to 100000.
Finished.
*/

コードのコンパイル

このコードをコンパイルするには、コードをコピーし、Visual Studio プロジェクトに貼り付けるか、wrl-consume-asyncOp.cpp という名前のファイルに貼り付けてから、Visual Studio のコマンドプロンプト ウィンドウで次のコマンドを実行します。

cl.exe wrl-consume-asyncOp.cpp runtimeobject.lib

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