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c++中的std::promise和std::future怎么用_c++异步通信机制详细解析

冰火之心

发布： 2025-10-29 12:41:02

原创

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std::promise和std::future是C++11引入的异步通信机制，用于线程间传递单次结果或异常；std::promise设置值或异常，std::future获取结果，二者通过共享状态关联，支持阻塞等待、超时检查与异常传递，适用于手动控制结果设置的复杂异步场景。

c++中的std::promise和std::future怎么用_c++异步通信机制详细解析

在C++11中引入的 std::promise 和 std::future 是标准库提供的异步通信机制，用于在线程之间传递单次结果值或异常。它们构成了C++并发编程中一种简洁而强大的数据传递方式。

基本概念：什么是 std::promise 和 std::future？

std::promise 是一个可写入一次的对象，用于设置某个值或异常；std::future 是与之关联的只读对象，用于获取这个值。两者通过共享状态连接，通常用于一个线程生产结果、另一个线程消费结果的场景。

关键点：

每个 std::promise 都绑定一个唯一的 std::future
结果只能设置一次，多次调用 set_value() 会抛出异常
获取结果时可通过 get() 阻塞等待，直到值可用

基本使用方法

下面是一个简单的例子，展示主线程等待子线程计算完成并取得结果：

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#include <iostream>
#include <thread>
#include <future>
<p>void compute(std::promise<int>&& prom) {
int result = 42 * 2; // 模拟耗时计算
prom.set_value(result); // 设置结果
}</p><p>int main() {
std::promise<int> prom;
std::future<int> fut = prom.get_future(); // 获取对应的 future</p><pre class="brush:php;toolbar:false;"><pre class="brush:php;toolbar:false;">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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}

说明：

将 promise 以右值形式传给线程函数（避免拷贝）
调用 get_future() 获取对应的 future
在另一端调用 set_value() 提供结果
主线程调用 get() 等待并取出结果

处理异常情况

除了正常值，std::promise 还能传递异常。使用 set_exception() 可以捕获当前异常并转发给 future。

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void may_fail(std::promise<double>&& prom) {
    try {
        throw std::runtime_error("计算失败");
    } catch (...) {
        prom.set_exception(std::current_exception());
    }
}

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接收端调用 get() 时会重新抛出该异常：

std::future<double> fut = ...;
try {
    double val = fut.get();
} catch (const std::exception& e) {
    std::cout << "捕获异常: " << e.what() << "\n";
}

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支持非 void 类型和延迟获取

std::promise 支持任意可移动类型，包括自定义结构体：

struct Result {
    int code;
    std::string msg;
};
<p>std::promise<Result> p;
std::future<Result> f = p.get_future();</p><p>// 在其他线程
p.set_value({200, "OK"});</p><p>// 主线程
Result r = f.get(); // 阻塞等待

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还可配合 wait_for() 或 wait_until() 实现超时检查：

auto status = f.wait_for(std::chrono::seconds(2));
if (status == std::future_status::ready) {
    std::cout << "结果已就绪\n";
} else {
    std::cout << "仍在处理中\n";
}

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