C++11之std::future和std::promise和std::std::packaged_task

https://www.cnblogs.com/wangshaowei/p/8875501.html

为什么C++11引入std::future和std::promise?C++11创建了线程以后,我们不能直接从thread.join()得到结果,必须定义一个变量,在线程执行时,对这个变量赋值,然后执行join(),过程相对繁琐。

当父子线程通过全局变量共享时。std::future可以用来在父线程中获取自线程执行的结果。 std::promise可以用来在子线程获取父线程设置的值。

thread库提供了future用来访问异步操作的结果。std::promise用来包装一个值将数据和future绑定起来,为获取线程函数中的某个值提供便利,取值是间接通过promise内部提供的future来获取的,也就是说promise的层次比future高。

#include

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#include

#include

using namespace std;

int main()

{

    std::promise promiseParam;

    std::thread t([](std::promise& p)

    {

        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(10));// 线程睡眠10s

        p.set_value_at_thread_exit(4);//

    }, std::ref(promiseParam));

    std::future futureParam = promiseParam.get_future();

    auto r = futureParam.get();// 线程外阻塞等待

    std::cout << r << std::endl;

    return 0;

}

  上述程序执行到futureParam.get()时,有两个线程,新开的线程正在睡眠10s,而主线程正在等待新开线程的退出值,这个操作是阻塞的,也就是说std::future和std::promise某种程度也可以做为线程同步来使用。

std::packaged_task包装一个可调用对象的包装类(如function,lambda表达式(C++11之lambda表达式),将函数与future绑定起来。std::packaged_task与std::promise都有get_future()接口,但是std::packaged_task包装的是一个异步操作,而std::promise包装的是一个值。

#include "stdafx.h"

#include

#include

#include

#include

using namespace std;

int main()

{

    std::packaged_task task([]() {

        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(10));// 线程睡眠10s

        return 4; });

    std::thread t1(std::ref(task));

    std::future f1 = task.get_future();


    auto r = f1.get();// 线程外阻塞等待

    std::cout << r << std::endl;

    return 0;

}

std::future

  std::future是一个非常有用也很有意思的东西,简单说std::future提供了一种访问异步操作结果的机制。从字面意思来理解,它表示未来,我觉得这个名字非常贴切,因为一个异步操作我们是不可能马上就获取操作结果的,只能在未来某个时候获取,但是我们可以以同步等待的方式来获取结果,可以通过查询future的状态(future_status)来获取异步操作的结果。future_status有三种状态:

deferred:异步操作还没开始

ready:异步操作已经完成

timeout:异步操作超时

//查询future的状态

std::future_status status;

    do {

        status = future.wait_for(std::chrono::seconds(1));

        if (status == std::future_status::deferred) {

            std::cout << "deferred\n";

        } else if (status == std::future_status::timeout) {

            std::cout << "timeout\n";

        } else if (status == std::future_status::ready) {

            std::cout << "ready!\n";

        }

    } while (status != std::future_status::ready);

  获取future结果有三种方式:get、wait、wait_for,其中get等待异步操作结束并返回结果,wait只是等待异步操作完成,没有返回值,wait_for是超时等待返回结果。

std::promise

  std::promise为获取线程函数中的某个值提供便利,在线程函数中给外面传进来的promise赋值,当线程函数执行完成之后就可以通过promis获取该值了,值得注意的是取值是间接的通过promise内部提供的future来获取的。它的基本用法:

    std::promise pr;

    std::thread t([](std::promise& p){ p.set_value_at_thread_exit(9); },std::ref(pr));

    std::future f = pr.get_future();

    auto r = f.get();

std::packaged_task

  std::packaged_task它包装了一个可调用的目标(如function, lambda expression, bind expression, or another function object),以便异步调用,它和promise在某种程度上有点像,promise保存了一个共享状态的值,而packaged_task保存的是一个函数。它的基本用法:

#include

#include

int Test_Fun(int a, int b, int &c)

{

//a=1,b=2,c=0

//突出效果,休眠5s

std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));

//c=233

c = a + b + 230;

return c;

}

int main()

{

//声明一个std::packaged_task对象pt1,包装函数Test_Fun

std::packaged_task pt1(Test_Fun);

//声明一个std::future对象fu1,包装Test_Fun的返回结果类型,并与pt1关联

std::future fu1 = pt1.get_future();

//声明一个变量

int c = 0;

//创建一个线程t1,将pt1及对应的参数放到线程里面执行

std::thread t1(std::move(pt1), 1, 2, std::ref(c)); //这必须用转移,或std::ref(pt1)

t1.join();

//阻塞至线程t1结束(函数Test_Fun返回结果)

int iResult = fu1.get();

std::cout << "执行结果:" << iResult << std::endl; //执行结果:233

std::cout << "c:" << c << std::endl; //c:233

system("pause");

return 1;

}

而std::async比std::promise, std::packaged_task和std::thread更高一层,它可以直接用来创建异步的task,异步任务返回的结果也保存在future中。std::async的原型:

async( std::launch policy, Function&& f, Args&&... args );

  std::launch policy有两个,一个是调用即创建线程(std::launch::async),一个是延迟加载方式创建线程(std::launch::deferred),当掉使用async时不创建线程,知道调用了future的get或者wait时才创建线程。之后是线程函数和线程参数。

#include "stdafx.h"

#include

#include

#include

int main()

{

    // future from a packaged_task

    std::packaged_task task([]() {

        std::cout << "packaged_task started" << std::endl;

        return 7; }); // wrap the function

    std::future f1 = task.get_future();  // get a future

    std::thread(std::move(task)).detach(); // launch on a thread

                                          // future from an async()

    std::future f2 = std::async(std::launch::deferred, []() {

        std::cout << "Async task started" << std::endl;

        return 8; });

    // future from a promise

    std::promise p;

    std::future f3 = p.get_future();

    std::thread([&p] { p.set_value_at_thread_exit(9); }).detach();

    f1.wait();

    f2.wait();

    f3.wait();

    std::cout << "Done!\nResults are: "

        << f1.get() << ' ' << f2.get() << ' ' << f3.get() << '\n';

}

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