C++笔记之std::future的用法

C++笔记之std::future的用法

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1.C++中std::future和std::async总是一起出现吗？

在C++中，std::future 和 std::async 不一定总是一起出现，但它们通常一起使用，以实现异步任务的执行和结果获取。以下是它们的主要概念和用法：

1. std::future:

   • std::future 是用于异步操作的结果的容器。它允许您在一个线程中启动一个任务，并在另一个线程中等待任务的结果。
   • 您可以将结果存储在 std::future 对象中，并随后从中获取结果。
   • std::future 可以用于异步执行的任何任务，不仅限于与 std::async 一起使用。

2. std::async:

   • std::async 是一个函数，用于在后台启动一个异步任务，并返回一个 std::future 对象，以便您可以等待任务的结果。
   • 它允许您以一种相对简单的方式启动异步任务，而无需自己创建线程或管理任务的执行。
   • std::async 是 std::future 的一个典型使用情况。

虽然 std::async 和 std::future 经常一起使用，但您也可以单独使用 std::future 来等待其他异步任务的结果，这些任务可能是通过其他方法创建的，例如手动创建线程、使用库函数等。std::async 只是一种使用 std::future 的便捷方法之一。

综上所述，std::future 和 std::async通常一起使用，但它们并不是必然绑定在一起的，您可以根据具体情况单独使用它们。

2.主要特点和用法

std::future是C++标准库中用于处理异步任务的一部分，它提供了一种机制，可以在一个线程中启动一个任务，并在另一个线程中等待任务的完成并获取其结果。std::future通常与std::async、std::promise和std::thread等标准库组件一起使用，以实现多线程编程和异步任务处理。

以下是std::future的主要特点和用法：

1. 创建std::future对象：
   你可以使用std::async或std::promise来创建std::future对象。std::async用于启动一个异步任务，而std::promise用于生成一个与之关联的std::future对象，它允许你在一个线程中设置任务的结果，然后在另一个线程中获取这个结果。

   示例使用std::async创建std::future：

   std::future<int> future_result = std::async(std::launch::async, []() {
       // 执行异步任务，返回一个int结果
       return 42;
   });
   

2. 等待任务完成：
   你可以使用std::future::get()函数来等待异步任务的完成，并获取其结果。这个函数会阻塞当前线程，直到任务完成为止。

   示例使用std::future::get()等待任务完成并获取结果：

   int result = future_result.get();
   

3. 检查任务状态：
   使用std::future::wait_for()函数可以检查std::future的状态，以确定任务是否已经完成或是否还在进行中。

   示例检查std::future的状态：

   std::future_status status = future_result.wait_for(std::chrono::seconds(1));
   if (status == std::future_status::ready) {
       // 任务已完成
   } else if (status == std::future_status::timeout) {
       // 任务尚未完成，等待超时
   } else if (status == std::future_status::deferred) {
       // 任务被延迟执行
   }
   

4. 异常处理：
   如果异步任务抛出异常，std::future::get()会重新抛出该异常。你可以使用std::future::valid()函数来检查std::future是否与有效的共享状态相关联。

   示例处理异步任务中的异常：

   try {
       int result = future_result.get();
       // 处理结果
   } catch (const std::exception& e) {
       // 处理异常
   }
   

std::future是多线程和异步编程中非常有用的工具，它允许你管理异步任务的状态和结果，从而更有效地利用多核处理器和并行计算能力。但要小心使用，确保正确处理异常和资源管理，以避免潜在的问题。

3.一个完整的例子

std::future是C++标准库中用于处理异步任务的一部分，它提供了一种机制，可以在一个线程中启动一个任务，并在另一个线程中等待任务的完成并获取其结果。std::future通常与std::async、std::promise和std::thread等标准库组件一起使用，以实现多线程编程和异步任务处理。

以下是std::future的主要特点和用法：

1. 创建std::future对象：
   你可以使用std::async或std::promise来创建std::future对象。std::async用于启动一个异步任务，而std::promise用于生成一个与之关联的std::future对象，它允许你在一个线程中设置任务的结果，然后在另一个线程中获取这个结果。

   示例使用std::async创建std::future：

   std::future<int> future_result = std::async(std::launch::async, []() {
       // 执行异步任务，返回一个int结果
       return 42;
   });
   

2. 等待任务完成：
   你可以使用std::future::get()函数来等待异步任务的完成，并获取其结果。这个函数会阻塞当前线程，直到任务完成为止。

   示例使用std::future::get()等待任务完成并获取结果：

   int result = future_result.get();
   

3. 检查任务状态：
   使用std::future::wait_for()函数可以检查std::future的状态，以确定任务是否已经完成或是否还在进行中。

   示例检查std::future的状态：

   std::future_status status = future_result.wait_for(std::chrono::seconds(1));
   if (status == std::future_status::ready) {
       // 任务已完成
   } else if (status == std::future_status::timeout) {
       // 任务尚未完成，等待超时
   } else if (status == std::future_status::deferred) {
       // 任务被延迟执行
   }
   

4. 异常处理：
   如果异步任务抛出异常，std::future::get()会重新抛出该异常。你可以使用std::future::valid()函数来检查std::future是否与有效的共享状态相关联。

   示例处理异步任务中的异常：

   try {
       int result = future_result.get();
       // 处理结果
   } catch (const std::exception& e) {
       // 处理异常
   }
   

std::future是多线程和异步编程中非常有用的工具，它允许你管理异步任务的状态和结果，从而更有效地利用多核处理器和并行计算能力。但要小心使用，确保正确处理异常和资源管理，以避免潜在的问题。

4.std::future 存放的是一个结果吗？

是的，std::future存放的是一个异步任务的结果。异步任务完成后，你可以使用std::future::get()方法来获取任务的结果。这个方法会等待任务完成，然后返回结果。

在前面的示例中，std::async启动了一个异步任务，该任务返回整数值42。我们使用std::future对象来获取这个结果，如下所示：

std::future<int> future_result = std::async(std::launch::async, []() {
    // 模拟一个耗时操作，返回一个结果
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
    return 42;
});

// 使用std::future::get()等待任务完成并获取结果
int result = future_result.get();

在这里，future_result.get()等待任务完成，并返回42作为结果，我们将其存储在result变量中。

所以，std::future是一种用于异步任务结果的容器，它允许你在一个线程中启动任务，在另一个线程中获取任务的结果。

5.cppreference——std::future