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c++怎么使用std::promise和std::future_c++异步通信机制promise与future详解

穿越時空

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发布时间:2025-11-01 21:42:55

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来源于php中文网

原创

std::promise与std::future用于线程间单次结果传递,promise设置值或异常,future获取结果;示例中子线程通过promise返回84,主线程用future.get()阻塞获取,支持异常传递和超时等待,需注意资源管理。

c++怎么使用std::promise和std::future_c++异步通信机制promise与future详解

在C++中,std::promisestd::future标准库提供的异步通信机制,用于在线程之间传递单次结果。一个线程可以设置值(或异常),另一个线程可以获取这个值,实现解耦和安全的数据传递。

std::promise 与 std::future 基本概念

std::promise 是一个可写一次的对象,用来存储一个值或异常。每个 promise 对象关联一个唯一的 std::future,future 是只读的,用来获取 promise 设置的结果。

典型使用场景:主线程启动一个异步任务,该任务通过 promise 返回结果,主线程用 future 等待并获取结果。

关键点:

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  • 每个 promise 只能 set_value 或 set_exception 一次,多次调用会抛出异常。
  • future 调用 get() 后,结果只能取一次,再次调用未定义行为。
  • 如果 promise 被销毁前没有设置值,future.get() 会收到 broken_promise 异常。

基本使用示例

下面是一个简单的例子,展示如何使用 promise 和 future 在两个线程间传递整数结果:

#include 
#include 
#include 

void compute(std::promise &result) { try { int computation = 42 * 2; result.set_value(computation); } catch (...) { result.set_exception(std::current_exception()); } }

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

std::thread t(compute, std::ref(prom));

// 阻塞等待结果
int value = fut.get();
std::cout zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "Result: " zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn value zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn std::endl;

t.join();
return 0;

}

在这个例子中,子线程执行 compute 函数,并通过 promise 设置结果。主线程调用 future 的 get() 等待结果,得到 84 并输出。

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处理异常传递

promise 不仅能传递正常值,还能传递异常。这使得错误处理更加统一。

void mightFail(std::promise &result) {
    try {
        throw std::runtime_error("Something went wrong!");
    } catch (...) {
        result.set_exception(std::current_exception());
    }
}

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

std::thread t(mightFail, std::ref(prom));

try {
    double val = fut.get(); // 抛出异常
} catch (const std::exception& e) {
    std::cout zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "Caught exception: " zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn e.what() zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn std::endl;
}

t.join();
return 0;

}

当 future 调用 get() 时,如果对应的 promise 设置了异常,get() 会重新抛出该异常,可在调用端捕获处理。

非阻塞检查与超时等待

除了阻塞的 get(),future 还支持状态查询和限时等待:

  • wait():阻塞直到结果可用。
  • wait_for(timeout):最多等待指定时间。
  • wait_until(time_point):等待到指定时间点。
  • valid():检查 future 是否关联有效 promise。

示例:使用 wait_for 判断是否超时:

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

auto status = fut.wait_for(std::chrono::seconds(2)); if (status == std::future_status::ready) { std::cout << "Got result: " << fut.get() << std::endl; } else { std::cout << "Timeout or not ready." << std::endl; }

future_status 有三种值:ready、timeout、deferred(延迟执行)。

基本上就这些。promise 和 future 提供了一种简洁、类型安全的线程通信方式,适合一对一结果传递场景。注意资源管理和异常安全,避免 promise 泄漏或 future 未获取导致程序挂起。

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