前面兩講《C++11 并發(fā)指南二(std::thread 詳解) 》，《C++11 并發(fā)指南三(std::mutex 詳解) 》分別介紹了 std::thread 和 std::mutex，相信讀者對(duì) C++11 中的多線程編程有了一個(gè)最基本的認(rèn)識(shí)，本文將介紹 C++11 標(biāo)準(zhǔn)中 <future> 頭文件里面的類和相關(guān)函數(shù)。

<future> 頭文件中包含了以下幾個(gè)類和函數(shù)：

• Providers 類：std::promise, std::package_task
• Futures 類：std::future, shared_future.
• Providers 函數(shù)：std::async()
• 其他類型：std::future_error, std::future_errc, std::future_status, std::launch.

std::promise 類介紹

promise 對(duì)象可以保存某一類型 T 的值，該值可被 future 對(duì)象讀?。赡茉诹硗庖粋€(gè)線程中），因此 promise 也提供了一種線程同步的手段。在 promise 對(duì)象構(gòu)造時(shí)可以和一個(gè)共享狀態(tài)（通常是std::future）相關(guān)聯(lián)，并可以在相關(guān)聯(lián)的共享狀態(tài)(std::future)上保存一個(gè)類型為 T 的值。

可以通過(guò) get_future 來(lái)獲取與該 promise 對(duì)象相關(guān)聯(lián)的 future 對(duì)象，調(diào)用該函數(shù)之后，兩個(gè)對(duì)象共享相同的共享狀態(tài)(shared state)

• promise 對(duì)象是異步 Provider，它可以在某一時(shí)刻設(shè)置共享狀態(tài)的值。
• future 對(duì)象可以異步返回共享狀態(tài)的值，或者在必要的情況下阻塞調(diào)用者并等待共享狀態(tài)標(biāo)志變?yōu)?ready，然后才能獲取共享狀態(tài)的值。

下面以一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明上述關(guān)系

#include <iostream>    // std::cout
#include <functional>   // std::ref
#include <thread>     // std::thread
#include <future>     // std::promise, std::future

void print_int(std::future<int>& fut) {
  int x = fut.get(); // 獲取共享狀態(tài)的值.
  std::cout << "value: " << x << '\n'; // 打印 value: 10.
}

int main ()
{
  std::promise<int> prom; // 生成一個(gè) std::promise<int> 對(duì)象.
  std::future<int> fut = prom.get_future(); // 和 future 關(guān)聯(lián).
  std::thread t(print_int, std::ref(fut)); // 將 future 交給另外一個(gè)線程t.
  prom.set_value(10); // 設(shè)置共享狀態(tài)的值, 此處和線程t保持同步.
  t.join();
  return 0;
}

std::promise 構(gòu)造函數(shù)

promise();

template <class Alloc> promise (allocator_arg_t aa, const Alloc& alloc);

promise (const promise&) = delete;

promise (promise&& x) noexcept;

• 默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，初始化一個(gè)空的共享狀態(tài)。
• 帶自定義內(nèi)存分配器的構(gòu)造函數(shù)，與默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)類似，但是使用自定義分配器來(lái)分配共享狀態(tài)。
• 拷貝構(gòu)造函數(shù)，被禁用。
• 移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)。

另外，std::promise 的 operator= 沒(méi)有拷貝語(yǔ)義，即 std::promise 普通的賦值操作被禁用，operator= 只有 move 語(yǔ)義，所以 std::promise 對(duì)象是禁止拷貝的。

例子:

#include <iostream>    // std::cout
#include <thread>     // std::thread
#include <future>     // std::promise, std::future

std::promise<int> prom;

void print_global_promise () {
  std::future<int> fut = prom.get_future();
  int x = fut.get();
  std::cout << "value: " << x << '\n';
}

int main ()
{
  std::thread th1(print_global_promise);
  prom.set_value(10);
  th1.join();

  prom = std::promise<int>();  // prom 被move賦值為一個(gè)新的 promise 對(duì)象.

  std::thread th2 (print_global_promise);
  prom.set_value (20);
  th2.join();

 return 0;
}

std::promise::get_future 介紹

該函數(shù)返回一個(gè)與 promise 共享狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的 future 。返回的 future 對(duì)象可以訪問(wèn)由 promise 對(duì)象設(shè)置在共享狀態(tài)上的值或者某個(gè)異常對(duì)象。只能從 promise 共享狀態(tài)獲取一個(gè) future 對(duì)象。在調(diào)用該函數(shù)之后，promise 對(duì)象通常會(huì)在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)準(zhǔn)備好(設(shè)置一個(gè)值或者一個(gè)異常對(duì)象)，如果不設(shè)置值或者異常，promise 對(duì)象在析構(gòu)時(shí)會(huì)自動(dòng)地設(shè)置一個(gè) future_error 異常(broken_promise)來(lái)設(shè)置其自身的準(zhǔn)備狀態(tài)。上面的例子中已經(jīng)提到了 get_future，此處不再重復(fù)。

std::promise::set_value 介紹

void set_value (const T& val);
void set_value (T&& val);

void promise<R&>::set_value (R& val);  // when T is a reference type (R&)
void promise<void>::set_value (void);  // when T is void

設(shè)置共享狀態(tài)的值，此后 promise 的共享狀態(tài)標(biāo)志變?yōu)?ready.

 std::promise::set_exception 介紹
為 promise 設(shè)置異常，此后 promise 的共享狀態(tài)變標(biāo)志變?yōu)?ready，例子如下，線程1從終端接收一個(gè)整數(shù)，線程2將該整數(shù)打印出來(lái)，如果線程1接收一個(gè)非整數(shù)，則為 promise 設(shè)置一個(gè)異常(failbit) ，線程2 在std::future::get 是拋出該異常。

#include <iostream>    // std::cin, std::cout, std::ios
#include <functional>   // std::ref
#include <thread>     // std::thread
#include <future>     // std::promise, std::future
#include <exception>   // std::exception, std::current_exception

void get_int(std::promise<int>& prom) {
  int x;
  std::cout << "Please, enter an integer value: ";
  std::cin.exceptions (std::ios::failbit);  // throw on failbit
  try {
    std::cin >> x;             // sets failbit if input is not int
    prom.set_value(x);
  } catch (std::exception&) {
    prom.set_exception(std::current_exception());
  }
}

void print_int(std::future<int>& fut) {
  try {
    int x = fut.get();
    std::cout << "value: " << x << '\n';
  } catch (std::exception& e) {
    std::cout << "[exception caught: " << e.what() << "]\n";
  }
}

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

  std::thread th1(get_int, std::ref(prom));
  std::thread th2(print_int, std::ref(fut));

  th1.join();
  th2.join();
  return 0;
}

std::promise::set_value_at_thread_exit 介紹

設(shè)置共享狀態(tài)的值，但是不將共享狀態(tài)的標(biāo)志設(shè)置為 ready，當(dāng)線程退出時(shí)該 promise 對(duì)象會(huì)自動(dòng)設(shè)置為 ready。如果某個(gè) std::future 對(duì)象與該 promise 對(duì)象的共享狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，并且該 future 正在調(diào)用 get，則調(diào)用 get 的線程會(huì)被阻塞，當(dāng)線程退出時(shí)，調(diào)用 future::get 的線程解除阻塞，同時(shí) get 返回 set_value_at_thread_exit 所設(shè)置的值。注意，該函數(shù)已經(jīng)設(shè)置了 promise 共享狀態(tài)的值，如果在線程結(jié)束之前有其他設(shè)置或者修改共享狀態(tài)的值的操作，則會(huì)拋出 future_error( promise_already_satisfied )。

std::promise::swap 介紹

交換 promise 的共享狀態(tài)。

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