悠悠楠杉
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c++中std::future和std::promise的用法_c++future与promise使用指南
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在现代C++开发中，随着多核处理器的普及和对程序性能要求的提高，异步编程和并发处理已成为不可或缺的技术手段。std::future 和 std::promise 是C++11标准引入的重要工具，它们为开发者提供了一种简洁而强大的机制，用于在不同线程之间传递结果或异常，实现非阻塞的任务通信。
std::future 和 std::promise 是一对紧密协作的模板类，通常成对使用。简单来说，std::promise 是“承诺”在未来某个时刻提供一个值，而 std::future 则是获取这个“承诺”的结果。你可以把 std::promise 看作是一个写入端，负责设置结果；而 std::future 是读取端，用于等待并获取该结果。
举个生活中的例子：你在网上下单买了一本书，商家告诉你“书已经发出，预计明天送达”。这时，商家的行为就像一个 std::promise——他承诺会交付这本书；而你手中的订单号和物流信息，就相当于一个 std::future，你可以随时查询状态，直到书真正送到手中。
在代码层面，std::promise<T> 模板类允许你在某个线程中通过 set_value() 方法设置类型为 T 的结果，或者通过 set_exception() 传递异常。与此同时，与之关联的 std::future<T> 可以在另一个线程中调用 get() 方法来获取结果。一旦调用 get()，当前线程会阻塞，直到结果可用。这种机制非常适合需要跨线程传递计算结果的场景。
来看一个简单的示例：
cpp
include
include
include
void computeandset(std::promise
try {
int result = 42 * 2; // 模拟耗时计算
prom.setvalue(result);
} catch (...) {
prom.setexception(std::current_exception());
}
}
int main() {
std::promise
std::future
std::thread t(compute_and_set, std::move(prom));
std::cout << "等待结果..." << std::endl;
int value = fut.get(); // 阻塞直到结果可用
std::cout << "得到结果：" << value << std::endl;
t.join();
return 0;
}
在这个例子中，主线程创建了一个 std::promise<int> 并从中获取对应的 std::future。然后启动一个新线程，将 promise 通过右值引用的方式传递进去。子线程完成计算后调用 set_value() 设置结果，主线程通过 fut.get() 获取该值。整个过程清晰、安全，且避免了传统共享变量加锁的复杂性。
值得注意的是，每个 std::promise 只能设置一次结果。如果多次调用 set_value() 或 set_exception()，程序会抛出 std::future_error 异常。这也符合“承诺只能兑现一次”的语义逻辑。
此外，std::future 还提供了非阻塞的检查方式，比如 wait_for() 和 wait_until()，允许你设定超时时间，避免无限等待。例如：
cpp
if (fut.wait_for(std::chrono::seconds(2)) == std::future_status::ready) {
std::cout << "结果已就绪：" << fut.get() << std::endl;
} else {
std::cout << "等待超时或仍在计算中" << std::endl;
}
这在实时系统或用户交互场景中非常有用。
还有一点容易被忽略的是资源管理。std::future 的 get() 方法只能调用一次，一旦调用后其内部状态变为“已检索”，再次调用会导致未定义行为。因此，在设计接口时应确保结果只被消费一次。
总结来看，std::future 和 std::promise 提供了一种高层次的异步编程抽象，使我们能够以更自然的方式处理线程间的数据传递。它们虽然不如 std::async 那样开箱即用，但在需要精细控制任务执行流程时，展现出更大的灵活性。掌握这对工具，是迈向高效、安全C++并发编程的重要一步。
