c++中future和promise怎么用_future与promise实现异步操作

在C++中，std::future 和 std::promise 是用于实现异步操作的重要工具，它们定义在 头文件中。通过这对机制，一个线程可以将结果传递给另一个线程，而不需要显式地使用锁或共享变量。

1. 基本概念：future 与 promise 的关系

std::promise 是一个“承诺”对象，它可以设置一个值（或异常），这个值将来会被获取。std::future 则是与 promise 关联的“未来值”，它提供了一个访问该值的方法，通常带有阻塞等待的能力。

• 每个 std::promise 对象可以通过 get_future() 获取对应的 std::future。
• 当 promise 调用 set_value() 或 set_exception() 后，future 就能获取结果。

2. 基本使用示例

下面是一个简单的例子，展示如何用 promise 在一个线程中设置值，另一个线程通过 future 获取结果：

#include 
#include 
#include 

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

int main() {
    std::promise prom;
    std::future 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();  // 阻塞直到值可用
    std::cout << "得到结果: " << value << "\n";

    t.join();
    return 0;
}

输出：

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等待结果...
得到结果: 42

在这个例子中，主线程调用 fut.get() 会一直等待，直到子线程调用 prms.set_value(42)。

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3. 异常传递

除了正常值，promise 还可以设置异常，future 在获取时会重新抛出：

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

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

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

    try {
        double val = fut.get();  // 这里会抛出异常
    } catch (const std::exception& e) {
        std::cout << "捕获异常: " << e.what() << "\n";
    }

    t.join();
    return 0;
}

4. 实现异步任务的封装

你可以结合 std::async 或手动创建线程，配合 promise 来封装异步操作。例如，模拟一个异步数据加载：

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

    std::thread([p = std::move(prom)]() mutable {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(800));
        p.set_value("数据加载完成");
    }).detach();  // 注意：生产环境建议管理线程生命周期

    return fut;
}

int main() {
    auto fut = load_data_async();
    std::cout << "正在加载...\n";
    std::cout << fut.get() << "\n";
    return 0;
}

这种方式让你可以自由控制异步逻辑的触发和结果返回时机。

5. 注意事项

• 每个 promise 只能设置一次值或异常，重复调用 set_value 会导致程序终止。
• 如果 promise 被销毁前没有调用 set_value，future 在调用 get() 时会抛出 std::future_error。
• 移动语义很重要：promise 不可复制，只能移动。
• 避免 detach 线程带来的资源管理问题，必要时使用 std::shared_future 支持多个等待者。

基本上就这些。future 和 promise 提供了一种清晰的“生产-消费”模型来处理跨线程结果传递，适合需要精确控制异步流程的场景。