c++的std::promise和std::future如何实现线程间通信？ (异步任务返回值)

std::promise 和 std::future 是单次值传递的同步契约：一设一取，自动阻塞，不可重用、无超时、不支持多写，set_value 仅能调用一次，get() 为消费型操作，多次调用非法。

std::promise 和 std::future 不是“通信机制”，而是**单次值传递的同步契约**：一个线程设值（set_value），另一个线程取值（get），中间自动阻塞等待。它不支持多次传值、也不支持取消或超时重试——别当 channel 用。

std::promise::set_value 必须且只能调用一次

这是最常踩的坑。重复调用 set_value 会抛出 std::future_error，错误码为 std::future_errc::promise_already_satisfied。

• 多个线程试图写同一个 std::promise？必须加锁，或改用 std::atomic + 标志位判断
• 异步任务可能失败？用 set_exception 替代 set_value，否则 future.get() 会直接 rethrow
• 忘记调用 set_value 或 set_exception？future.get() 将永远阻塞（无超时）

std::future::get() 会移动并销毁内部状态

get() 是“消费型”操作：首次调用后，std::future 对象进入无效状态（valid() == false），再次调用 get() 抛出 std::future_error（std::future_errc::no_state）。

• 不要保存 std::future 多次调用 get() —— 它不是缓存，是一次性取货单
• 需要共享结果？用 std::shared_future，它支持多次 get()，底层引用同一状态
• 想非阻塞检查是否就绪？用 wait_for(std::chrono::seconds(0)) == std::future_status::ready

std::promise/std::future 不自带线程安全，但状态对象是线程安全的

std::promise 对象本身（如成员函数 get_future()）不是线程安全的；但其关联的共享状态（由 std::future 和 std::promise 共同持有）对 set_value/get 是线程安全的。

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• std::promise 只能被一个线程调用 set_value 或 set_exception —— 多线程写需外部同步
• std::future 的 get() 和 wait_for() 可在任意线程安全调用
• 别把同一个 std::promise 对象传给多个线程去 get_future() —— 每个 get_future() 返回新 std::future，但共享状态只有一个

std::promise prom;
std::future fut = prom.get_future();

std::thread t([&prom]() {
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    prom.set_value(42); // OK: 唯一写入点
});
t.detach();

// 主线程中：
int val = fut.get(); // 阻塞直到 set_value，然后返回 42
// fut.get(); // ❌ runtime error: no_state

真正容易被忽略的是：这个契约没有超时语义，也没有重试路径；一旦 promise 被遗弃（未 set），future 就成了死锁源。生产环境建议用 std::packaged_task 包装可执行体，或直接上 std::async，它们自动管理 promise 生命周期。