C++之future和promise

future和promise的作用是在不同线程之间传递数据。使用指针也可以完成数据的传递，但是指针非常危险，因为互斥量不能阻止指针的访问；而且指针的方式传递的数据是固定的，如果更改数据类型，那么还需要更改有关的接口，比较麻烦；promise支持泛型的操作，更加方便编程处理。

假设线程1需要线程2的数据，那么组合使用方式如下：

线程1初始化一个promise对象和一个future对象，promise传递给线程2，相当于线程2对线程1的一个承诺；future相当于一个接受一个承诺，用来获取未来线程2传递的值
线程2获取到promise后，需要对这个promise传递有关的数据，之后线程1的future就可以获取数据了。
如果线程1想要获取数据，而线程2未给出数据，则线程1阻塞，直到线程2的数据到达

 

future对象是std::async、std::promise、std::packaged_task的底层对象，用来传递其他线程中操作的数据结果。

std::promise的作用就是提供一个不同线程之间的数据同步机制，它可以存储一个某种类型的值，并将其传递给对应的future， 即使这个future不在同一个线程中也可以安全的访问到这个值。

/** @file  20190815future.cpp
*  @note  
*  @brief
*  @author 
*  @date   2019-8-15
*  @note   
*  @history
*  @warning
*/
#include <iostream>
#include <functional>
#include <future>
#include <thread>
#include <chrono>
#include <cstdlib>

void thread_set_promise(std::promise<int>& promiseObj) {
    std::cout << "In a thread, making data...\n";
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1000));
    promiseObj.set_value(35);
    std::cout << "Finished\n";
}

int main() {
    std::promise<int> promiseObj;
    std::future<int> futureObj = promiseObj.get_future();
    std::thread t(&thread_set_promise, std::ref(promiseObj));
    std::cout << futureObj.get() << std::endl;
    t.join();

    system("pause");
    return 0;
}

 

async（高级封装future和thread)

std::future可以从异步任务中获取结果，一般与std::async配合使用，std::async用于创建异步任务，实际上就是创建一个线程执行相应任务。

std::async就是异步编程的高级封装，封装了std::future的操作，基本上可以代替std::thread 的所有事情。

std::async的操作，其实相当于封装了std::promise、std::packaged_task加上std::thread。

/** @file  futureIsPrime.cpp
*  @note   
*  @brief
*  @author 
*  @date   2019-8-15
*  @note   
*  @history
*  @warning
*/
// future example
#include <iostream>       // std::cout
#include <future>         // std::async, std::future
#include <chrono>         // std::chrono::milliseconds

// a non-optimized way of checking for prime numbers:
bool is_prime (int x) {
  for (int i=2; i<x; ++i) if (x%i==0) return false;
  return true;
}

int main ()
{
  // call function asynchronously:
  std::future<bool> fut = std::async (is_prime,444444443);

  // do something while waiting for function to set future:
  std::cout << "checking, please wait";
  std::chrono::milliseconds span (100);
  while (fut.wait_for(span)==std::future_status::timeout)
    std::cout << '.' << std::flush;

  bool x = fut.get();     // retrieve return value

  std::cout << "\n444444443 " << (x?"is":"is not") << " prime.\n";

  return 0;
}

 

　std::async会首先创建线程执行is_prime(444444443)， 任务创建之后，std::async立即返回一个std::future对象。

　主线程既可使用std::future::get获取结果，如果调用过程中，任务尚未完成，则主线程阻塞至任务完成。

　主线程也可使用std::future::wait_for等待结果返回，wait_for可设置超时时间，如果在超时时间之内任务完成，则返回std::future_status::ready状态；如果在超时时间之内任务尚未完成，则返回std::future_status::timeout状态。

std::packaged_task用法

std::packaged_task的作用就是提供一个不同线程之间的数据同步机制，它可以存储一个函数操作，并将其返回值传递给对应的future， 而这个future在另外一个线程中也可以安全的访问到这个值。

// packaged_task example
#include <iostream>     // std::cout
#include <future>       // std::packaged_task, std::future
#include <chrono>       // std::chrono::seconds
#include <thread>       // std::thread, std::this_thread::sleep_for

// count down taking a second for each value:
int countdown (int from, int to) {
  for (int i=from; i!=to; --i) {
    std::cout << i << '\n';
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
  }
  std::cout << "Lift off!\n";
  return from-to;
}

int main ()
{
  std::packaged_task<int(int,int)> tsk (countdown);   // set up packaged_task
  std::future<int> ret = tsk.get_future();            // get future

  std::thread th (std::move(tsk),10,0);   // spawn thread to count down from 10 to 0

  // ...

  int value = ret.get();                  // wait for the task to finish and get result

  std::cout << "The countdown lasted for " << value << " seconds.\n";

  th.join();

  return 0;
}