C++ promise和future

本是古典何须时尚 2022-05-14 10:14 224阅读 0赞

通过使用 std::promise 和 std::future，就有了task的全部控制权。

*  std::promise  
    允许设置一个值，一个消息，或者一个异常。  
    该结果可以延迟由promise提供。
 *  std::future  
    可以从promise获取值，请求性获取，值可用的话就可获取到了。  
    等待promise的消息通知。  
    等待可以使用一个相对持续时间或绝对时间点来完成=>替代了条件变量。  
    创建一个共享future (std::shared\_future).

两端的通信端口都可以被moved进一个独立的线程中。  
所以通信是在线程间进行的。

// promiseFuture.cpp
    
    #include <future>
    #include <iostream>
    #include <thread>
    #include <utility>
    
    void product(std::promise<int>&& intPromise, int a, int b) {
        intPromise.set_value(a*b);
    }
    
    struct Div {
    
        void operator() (std::promise<int>&& intPromise, int a, int b) const {
            intPromise.set_value(a / b);
        }
    
    };
    
    int main() {
    
        int a = 20;
        int b = 10;
    
        std::cout << std::endl;
    
        // 定义 promises
        std::promise<int> prodPromise;
        std::promise<int> divPromise;
    
        // 获取promise的future
        std::future<int> prodResult = prodPromise.get_future();
        std::future<int> divResult = divPromise.get_future();
    
        // 独立线程中计算
        std::thread prodThread(product, std::move(prodPromise), a, b);
        Div div;
        std::thread divThread(div, std::move(divPromise), a, b);
    
        // 获取结果
        std::cout << "20*10= " << prodResult.get() << std::endl;
        std::cout << "20/10= " << divResult.get() << std::endl;
    
        prodThread.join();
    
        divThread.join();
    
        std::cout << std::endl;
    
    }

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线程prodThread(第36行)使用了乘法函数(第8~10行)，proPromise（第32行）和a、b两数。  
想要明白线程prodThread的参数，你必须看一下函数的特点。  
prodThread线程第一个参数是个callable，就是上面提到的乘法函数。  
这个乘法函数需要一个右值引用的promise（）和两个数字。  
这就是线程proThread的后三个参数的含义。  
在第36行使用std::move创建了一个右值引用。  
呐，剩下的就是小菜一碟。  
线程divThread(第38行)将数字a和b做了除法运算。  
干活的呢，是用了类Div（第12~18行）的实例对象div。  
div是个函数对象。  
这些future是通过调用prodResult.get() 和 divResult.get() 获取相应的值。  
![这里写图片描述][70]

默认情况下，在promise和future之间是一对一关系的。  
但是，std::shared\_future 支持了一个一对多的关系，即一个promise多个future。

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## std::shared\_future ##

std::shared\_future特征：

*  1、允许你独立于其它future获取promise的值
 *  2、和std::future有一样的接口。
 *  3、可以被一个 std::future 类型的变量 fut 调用fut.share()创建。
 *  4、可以被一个std::promise 变量 divPromise通过 `std::shared_future<int> divResult= divPromise.get_future()`调用所创建。

管理std::shared\_future是特殊的。

// sharedFuture.cpp
    
    #include <exception>
    #include <future>
    #include <iostream>
    #include <thread>
    #include <utility>
    
    std::mutex coutMutex;
    
    struct Div {
    
        void operator()(std::promise<int>&& intPromise, int a, int b) {
            try {
                if (b == 0) throw std::runtime_error("illegal division by zero");
                intPromise.set_value(a / b);
            }
            catch (...) {
                intPromise.set_exception(std::current_exception());
            }
        }
    
    };
    
    struct Requestor {
    
        void operator ()(std::shared_future<int> shaFut) {
    
            // 锁住 std::cout，使输出不乱
            std::lock_guard<std::mutex> coutGuard(coutMutex);
    
            // 获取线程id
            std::cout << "threadId(" << std::this_thread::get_id() << "): ";
    
            // 获取结果
            try {
                std::cout << "20/10= " << shaFut.get() << std::endl;
            }
            catch (std::runtime_error& e) {
                std::cout << e.what() << std::endl;
            }
        }
    
    };
    
    int main() {
    
        std::cout << std::endl;
    
        // 定义 promises
        std::promise<int> divPromise;
    
        // 获取promise的future
        std::shared_future<int> divResult = divPromise.get_future();
    
        // 独立线程中计算
        Div div;
        std::thread divThread(div, std::move(divPromise), 20, 10);
    
        Requestor req;
        std::thread sharedThread1(req, divResult);
        std::thread sharedThread2(req, divResult);
        std::thread sharedThread3(req, divResult);
        std::thread sharedThread4(req, divResult);
        std::thread sharedThread5(req, divResult);
    
        divThread.join();
    
        sharedThread1.join();
        sharedThread2.join();
        sharedThread3.join();
        sharedThread4.join();
        sharedThread5.join();
    
        std::cout << std::endl;
    
    }

本例中的promise和future都是函数对象。  
在做除法的时候，还要小心那个分母。  
它必须不能是0，如果是0，将会获得一个异常。  
promise通过捕获这个异常处理了这个问题（第18~20行），并把它抛给了future。  
future捕获了这个异常并在第40行把它打印了出来。  
在第58行，divPromise将被moved并在divThread线程中执行。  
于是，std::shared\_future在五个线程中拷贝。  
我再多说一点：  
std::shared\_future是可以被拷贝的，不像std::future只能被move。  
主线程在第69~73行等待子线程执行结果并打印输出。

![这里写图片描述][70 1]

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原文地址：

http://www.modernescpp.com/index.php/the-special-futures

[70]: /images/20220514/8ef42ec2ad9d42ba94b18acd72792e12.png
[70 1]: /images/20220514/cd1fd96301054efb9058c62950a11154.png