C++如何使用std::future和std::promise_C++异步编程与future/promise应用

std::future和std::promise用于线程间异步传递结果，promise通过set_value设置值，future通过get获取结果，二者共享状态通信，避免锁的使用。

在C++中，std::future 和 std::promise 是异步编程的重要工具，它们提供了一种在线程之间传递结果的机制。当你需要一个线程执行任务并返回结果，而另一个线程等待这个结果时，future 和 promise 就非常有用。

基本概念：future 与 promise 的作用

std::promise 是一个“承诺”，它允许你在某个时刻设置一个值或异常。每个 promise 对象都关联一个 std::future，future 可以用来获取这个值，通常是在另一个线程中等待结果。

简单来说：

• promise 用于“产生”结果（set_value）
• future 用于“获取”结果（get）

两者通过共享状态进行通信，这种机制避免了直接使用锁来传递数据。

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创建和使用 future/promise 的基本流程

以下是一个简单的例子，展示如何在一个线程中设置值，在另一个线程中获取：

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

void set_value(std::promise<int>&& p) {
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
    p.set_value(42);  // 设置结果
}

int main() {
    std::promise<int> prom;
    std::future<int> fut = prom.get_future();  // 获取关联的 future

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

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

    t.join();
    return 0;
}

说明：

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• 主线程创建 promise 并获取其 future
• 新线程接收 promise 的右值引用，并在任务完成后调用 set_value
• 主线程调用 get() 等待结果，一旦 set_value 被调用，get() 返回

处理异常与多次设置问题

除了正常值，promise 还可以传递异常：

void may_throw(std::promise<double>&& p) {
    try {
        throw std::runtime_error("出错了！");
    } catch (...) {
        p.set_exception(std::current_exception());
    }
}

future 在调用 get() 时会重新抛出该异常。注意：每个 promise 只能调用一次 set_value 或 set_exception，否则会抛出 std::future_error。

常见错误：

• 忘记调用 set_value，导致 future 永远阻塞
• 重复设置值，引发异常
• promise 析构前未设置值，future 调用 get() 会抛出异常

与 std::async 的对比

C++ 还提供了 std::async，它自动管理线程和 future，更简洁：

auto fut = std::async([]{ 
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1)); 
    return 88; 
});
std::cout << fut.get() << "\n";  // 自动启动线程

但 async 不提供对线程生命周期的精细控制。当你需要手动控制何时、在哪设置结果时，promise 更灵活。

基本上就这些。std::future 和 std::promise 提供了清晰的异步数据传递方式，适合解耦生产者与消费者线程。合理使用，能写出更安全、可读性更强的并发代码。

以上就是C++如何使用std::future和std::promise_C++异步编程与future/promise应用的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！