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c++怎么使用future和promise_future与promise异步编程指南

裘德小鎮的故事

裘德小鎮的故事

发布时间:2025-10-08 21:08:01

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来源于php中文网

原创

std::future和std::promise用于线程间异步传递结果,其中promise设置值,future获取值,实现同步;可通过thread、async或packaged_task结合使用,注意set_value只能调用一次,get()后值被移动,且需避免未设置值时销毁promise。

c++怎么使用future和promise_future与promise异步编程指南

在C++中,std::futurestd::promise 是实现异步编程的重要工具,它们属于标准库中的 头文件。通过这两个机制,可以在一个线程中设置值,另一个线程中获取该值,实现线程间的数据传递和结果同步。

1. 基本概念:future 与 promise 的作用

std::promise 是一个可写入一次的对象,用于保存某个操作的结果。每个 promise 可以关联一个 std::future,future 是读取端,用来获取 promise 设置的值或异常。

简单来说:

  • promise 负责“生产”数据(set_value 或 set_exception)
  • future 负责“消费”数据(get)

一旦值被设置,future 的 get() 就能返回结果;如果还没准备好,get() 会阻塞等待。

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2. 创建并使用 promise 和 future

下面是基本用法示例:

// 示例:主线程等待子线程完成任务并返回结果 #include iostream> #include #include void compute(std::promise& result) { try { // 模拟耗时计算 std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2)); int value = 42; result.set_value(value); // 设置结果 } catch (...) { result.set_exception(std::current_exception()); } } int main() { std::promise prom; std::future fut = prom.get_future(); // 获取对应的 future std::thread t(compute, std::ref(prom)); std::cout

说明:

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  • 创建 std::promise 来准备传递一个整型结果
  • 调用 get_future() 获取其对应的 future 对象
  • 将 promise 引用传给子线程函数,在其中设置结果
  • 主线程调用 fut.get() 等待并获取结果

3. 使用 async 和 packaged_task 替代手动管理线程

除了直接配合线程使用,future 还可以结合 std::asyncstd::packaged_task 实现更简洁的异步调用。

// 使用 std::async 自动启动异步任务 #include stream> #include int heavy_calculation() { std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2)); return 84; } int main() { std::future fut = std::async(heavy_calculation); std::cout

这里 std::async 返回一个 future,自动处理线程生命周期,适合简单场景。

另一种方式是 packaged_task,它把可调用对象包装成带 future 的任务:

std::packaged_task task(heavy_calculation); std::future fut = task.get_future(); std::thread t(std::move(task)); // 启动任务 int result = fut.get(); // 获取结果 t.join();

这种方式更灵活,可用于事件队列、线程池等复杂结构。

4. 注意事项与常见问题

使用 future 和 promise 时需注意以下几点:

  • 每个 promise 只能调用一次 set_valueset_exception,重复调用会抛出异常
  • 如果 promise 被销毁前未设置值,future 的 get() 会收到 std::future_error
  • future 的 get() 只能调用一次,之后不能再用(值已被移动)
  • 可以用 wait_forwait_until 实现超时检查,避免无限等待
auto status = fut.wait_for(std::chrono::milliseconds(100)); if (status == std::future_status::ready) { std::cout

这比直接阻塞更安全,适用于需要响应性的程序。

基本上就这些。掌握 future 和 promise 能帮助你写出清晰、高效的异步代码,尤其在多线程协作和任务解耦方面非常有用。

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