如何在C++11中使用std::future

本篇文章給大家分享的是有關如何在C++11中使用std::future，小編覺得挺實用的，因此分享給大家學習，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲，話不多說，跟著小編一起來看看吧。

C++11中的std::future是一個模板類。std::future提供了一種用于訪問異步操作結果的機制。std::future所引用的共享狀態不能與任何其它異步返回的對象共享(與std::shared_future相反)( std::future references shared state that is not shared with any other asynchronous return objects (as opposed to std::shared_future))。一個future是一個對象，它可以從某個提供者的對象或函數中檢索值，如果在不同的線程中，則它可以正確地同步此訪問(A future is an object that can retrieve a value from some provider object or function, properly synchronizing this access if in different threads)。

有效的future是與共享狀態(shared state)關聯的future對象，可以通過調用以下函數(provider)來構造future對象：std::async、std::promise::get_future、std::packaged_task::get_future。future對象僅在它們是有效時才有用。

模板類std::future成員函數包括：

1. 構造函數：(1).不帶參數的默認構造函數，此對象沒有共享狀態，因此它是無效的，但是可以通過移動賦值的方式將一個有效的future值賦值給它；(2).禁用拷貝構造；(3).支持移動構造。

2. 析構函數：銷毀future對象，它是異常安全的。

3. get函數：(1).當共享狀態就緒時，返回存儲在共享狀態中的值(或拋出異常)。(2).如果共享狀態尚未就緒(即提供者尚未設置其值或異常)，則該函數將阻塞調用的線程直到就緒。(3).當共享狀態就緒后，則該函數將取消阻塞并返回(或拋出)釋放其共享狀態，這使得future對象不再有效，因此對于每一個future共享狀態，該函數最多應被調用一次。(4).std::future<void>::get()不返回任何值，但仍等待共享狀態就緒并釋放它。(5).共享狀態是作為原子操作(atomic operation)被訪問。

4. operator=：(1).禁用拷貝賦值。(2).支持移動賦值：如果在調用之前，此對象是有效的(即它已經訪問共享狀態)，則將其與先前已關聯的共享狀態解除關聯。如果它是與先前共享狀態關聯的唯一對象，則先前的共享狀態也會被銷毀。

5. share函數：獲取共享的future，返回一個std::shared_future對象，該對象獲取future對象的共享狀態。future對象將不再有效。

6. valid函數：檢查共享狀態的有效性，返回當前的future對象是否與共享狀態關聯。一旦調用了std::future::get()函數，再調用此函數將返回false。

7. wait函數：(1).等待共享狀態就緒。(2).如果共享狀態尚未就緒(即提供者尚未設置其值或異常)，則該函數將阻塞調用的線程直到就緒。(3).當共享狀態就緒后，則該函數將取消阻塞并void返回。

8. wait_for函數：(1).等待共享狀態在指定的時間內(time span)準備就緒。(2). 如果共享狀態尚未就緒(即提供者尚未設置其值或異常)，則該函數將阻塞調用的線程直到就緒或已達到設置的時間。(3).此函數的返回值類型為枚舉類future_status。此枚舉類有三種label：ready：共享狀態已就緒；timeout：在指定的時間內未就緒；deferred：共享狀態包含了一個延遲函數(deferred function)。

9. wait_until函數：(1). 等待共享狀態在指定的時間點(time point)準備就緒。(2). 如果共享狀態尚未就緒(即提供者尚未設置其值或異常)，則該函數將阻塞調用的線程直到就緒或已達到指定的時間點。(3).此函數的返回值類型為枚舉類future_status。

詳細用法見下面的測試代碼，下面是從其他文章中copy的測試代碼，部分作了調整，詳細內容介紹可以參考對應的reference：

#include "future.hpp"
#include <iostream>
#include <future>
#include <chrono>
#include <utility>
#include <thread>
 
namespace future_ {
 
///////////////////////////////////////////////////////////
// reference: http://www.cplusplus.com/reference/future/future/
int test_future_1()
{
{ // constructor/get/operator=
 auto get_value = []() { return 10; };
 std::future<int> foo; // default-constructed
 std::future<int> bar = std::async(get_value); // move-constructed
 
 int x = bar.get();
 std::cout << "value: " << x << '\n'; // 10
 
 //int x2 = bar.get(); // crash, 對于每個future的共享狀態，get函數最多僅被調用一次
 //std::cout << "value: " << x2 << '\n';
 
 std::future<int> foo2(std::async(get_value));
 std::cout << "value: " << foo2.get() << '\n'; // 10
}
 
{ // share
 std::future<int> fut = std::async([]() { return 10; });
 std::shared_future<int> shfut = fut.share();
 
 //std::cout << "value: " << fut.get() << '\n'; // crash, 執行完fut.share()后，fut對象將變得無效
 std::cout << "fut valid: " << fut.valid() << '\n';// 0
 
 // shared futures can be accessed multiple times:
 std::cout << "value: " << shfut.get() << '\n'; // 10
 std::cout << "its double: " << shfut.get() * 2 << '\n'; // 20, 對于std::shared_future對象，get函數可以被多次訪問
}
 
{ // valid
 std::future<int> foo, bar;
 foo = std::async([]() { return 10; });
 bar = std::move(foo);
 
 if (foo.valid()) std::cout << "foo's value: " << foo.get() << '\n';
 else std::cout << "foo is not valid\n"; // foo is not valid
 
 if (bar.valid()) std::cout << "bar's value: " << bar.get() << '\n'; // 10
 else std::cout << "bar is not valid\n";
}
 
{ // wait
 auto is_prime = [](int x) {
 for (int i = 2; i < x; ++i) if (x%i == 0) return false;
 return true;
 };
 
 // call function asynchronously:
 std::future<bool> fut = std::async(is_prime, 194232491);
 
 std::cout << "checking...\n";
 fut.wait();
 
 std::cout << "\n194232491 ";
 if (fut.get()) // guaranteed to be ready (and not block) after wait returns
 std::cout << "is prime.\n";
 else
 std::cout << "is not prime.\n";
}
 
{ // wait_for
 auto is_prime = [](int x) {
 for (int i = 2; i < x; ++i) if (x%i == 0) return false;
 return true;
 };
 
 // call function asynchronously:
 std::future<bool> fut = std::async(is_prime, 700020007);
 
 // 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) // 可能多次調用std::future::wait_for函數
 std::cout << '.';
 
 bool x = fut.get(); // retrieve return value
 std::cout << "\n700020007 " << (x ? "is" : "is not") << " prime.\n";
}
 
 return 0;
}
 
///////////////////////////////////////////////////////////
// reference: https://en.cppreference.com/w/cpp/thread/future
int test_future_2()
{
 // future from a packaged_task
 std::packaged_task<int()> task([] { return 7; }); // wrap the function
 std::future<int> f1 = task.get_future(); // get a future
 std::thread t(std::move(task)); // launch on a thread
 
 // future from an async()
 std::future<int> f2 = std::async(std::launch::async, [] { return 8; });
 
#ifdef _MSC_VER
 // future from a promise
 std::promise<int> p;
 std::future<int> f3 = p.get_future();
 std::thread([&p] { p.set_value_at_thread_exit(9); }).detach(); // gcc 4.9 don't support this function
#endif
 
 std::cout << "Waiting..." << std::flush;
 f1.wait();
 f2.wait();
#ifdef _MSC_VER
 f3.wait();
#endif
 std::cout << "Done!\nResults are: " << f1.get() << ' ' << f2.get() << ' '
#ifdef _MSC_VER
 << f3.get()
#endif
 << '\n';
 t.join();
 
 return 0;
}
 
///////////////////////////////////////////////////////////
// reference: https://thispointer.com/c11-multithreading-part-8-stdfuture-stdpromise-and-returning-values-from-thread/
void initiazer(std::promise<int> * promObj)
{
 std::cout << "Inside Thread" << std::endl;
 promObj->set_value(35);
}
 
int test_future_3()
{
 std::promise<int> promiseObj;
 std::future<int> futureObj = promiseObj.get_future();
 std::thread th(initiazer, &promiseObj);
 std::cout << "value: " << futureObj.get() << std::endl;
 th.join();
 
 // If std::promise object is destroyed before setting the value the calling get() function on associated std::future object will throw exception.
 // A part from this, if you want your thread to return multiple values at different point of time then
 // just pass multiple std::promise objects in thread and fetch multiple return values from thier associated multiple std::future objects.
 
 return 0;
}
 
} // namespace future_

以上就是如何在C++11中使用std::future，小編相信有部分知識點可能是我們日常工作會見到或用到的。希望你能通過這篇文章學到更多知識。更多詳情敬請關注億速云行業資訊頻道。