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C++的std::promise和std::future怎么用_C++线程通信与结果传递机制解析

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发布： 2025-10-27 22:32:01

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std::promise用于设置值或异常，std::future用于获取结果，二者通过共享状态实现线程间通信；一个线程调用promise的set_value()或set_exception()，另一个线程通过future的get()阻塞等待结果，支持超时检查与异常传递，是C++异步编程的基础机制。

c++的std::promise和std::future怎么用_c++线程通信与结果传递机制解析

在C++多线程编程中，std::promise 和 std::future 提供了一种简洁高效的线程间通信和异步结果传递机制。它们常用于一个线程执行任务后，将结果安全地传递给另一个等待结果的线程。

基本概念：什么是 std::promise 与 std::future？

std::promise 是一个可写一次的“容器”，用于设置某个值或异常；而 std::future 是其对应的只读“句柄”，用于获取这个值。两者通过共享状态关联，实现线程间的解耦通信。

一个线程通过 promise 设置结果，另一个线程通过 future 获取该结果，如果结果尚未准备好，future 的 get() 调用会阻塞直到结果可用。

基本使用方法

下面是一个简单的例子，展示如何使用 promise 和 future 在两个线程之间传递整数结果：

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

void compute(std::promise<int>&& prom) {
    int result = 42;
    // 模拟耗时计算
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    // 将结果存入 promise
    prom.set_value(result);
}

int main() {
    std::promise<int> prom;
    std::future<int> fut = prom.get_future(); // 获取对应的 future

    std::thread t(compute, std::move(prom));

    std::cout << "等待结果...\n";
    int value = fut.get(); // 阻塞，直到结果就绪
    std::cout << "得到结果: " << value << "\n";

    t.join();
    return 0;
}

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在这个例子中：

主线程创建了 promise 并从中获取 future。
新线程接收 promise 的右值引用（通过 move），完成计算后调用 set_value() 设置结果。
主线程调用 future 的 get() 获取结果，自动阻塞等待。

异常传递

除了正常值，promise 还可以传递异常。这使得被调用方能通知调用方发生了错误。

void might_fail(std::promise<double>&& prom) {
    try {
        // 模拟可能出错的操作
        throw std::runtime_error("计算失败");
    } catch (...) {
        // 捕获异常并存储到 promise
        prom.set_exception(std::current_exception());
    }
}

int main() {
    std::promise<double> prom;
    std::future<double> fut = prom.get_future();

    std::thread t(might_fail, std::move(prom));

    try {
        double val = fut.get(); // 这里会重新抛出异常
    } catch (const std::exception& e) {
        std::cout << "捕获异常: " << e.what() << "\n";
    }

    t.join();
    return 0;
}

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当调用 fut.get() 时，若内部存储的是异常，则 get() 会重新抛出该异常，便于上层处理。

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非阻塞检查与超时等待

如果不想一直阻塞，可以使用 wait_for 或 wait_until 对 future 进行限时等待。

std::future<int> fut = prom.get_future();
auto status = fut.wait_for(std::chrono::milliseconds(500));

if (status == std::future_status::ready) {
    std::cout << "结果已就绪: " << fut.get() << "\n";
} else {
    std::cout << "结果未准备好\n";
}

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支持的状态包括：

ready：结果已设置。
timeout：超时仍未就绪。
deferred：任务延迟执行（如使用 std::launch::deferred）。

与 std::async 的关系

std::async 内部也使用了 promise/future 机制。当你调用 async，它会返回一个 future，后台可能启动线程执行任务，并通过 promise 自动设置结果。

例如：

auto fut = std::async([](){ return 84; });
std::cout << fut.get() << "\n"; // 输出 84

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这相当于手动创建线程 + promise 的简化版。

基本上就这些。std::promise 和 std::future 是 C++ 中实现异步操作和线程通信的重要工具，理解它们有助于写出更清晰、安全的并发代码。关键是记住：promise 是“生产者”，future 是“消费者”，数据只能传递一次，且线程安全。不复杂但容易忽略细节，比如移动语义和异常处理。

以上就是C++的std::promise和std::future怎么用_C++线程通信与结果传递机制解析的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！