C++开发基础——std：：future与async异步编程

C++开发基础——std：：future与async异步编程

本章节主要介绍C++中异步编程相关的概念和实现方式，主要包括std::future与std::promise、std::shared_future、std::async以及std::packaged_task。以下是对这些概念和使用的详细解释。

在C++中，std::future与std::promise配合使用，可以实现线程间的数据传递与结果获取。std::future用于存储线程的返回结果，调用其get()成员函数可以获取返回结果。而std::promise则用于向std::future传递数据。构造一个std::promise对象时，可以和一个或多个std::future对象关联，从而实现线程间的数据传递。对比std::thread与std::future，std::future提供了更方便的结果获取方式，且能处理线程抛出的异常，将异常转移到另一个线程处理。

std::promise与std::future的区别在于，前者用于存储线程返回结果的输入端，后者用于获取结果的输出端。std::future包含常用成员函数，如get()、wait()和wait_for()，用于获取结果、等待结果可用及非阻塞获取结果。std::promise包含成员函数，如set_value()、get_future()和set_exception()，用于设置线程返回结果、获取关联的std::future对象及设置线程抛出的异常。

std::shared_future与std::future类似，但支持多线程共享，实现多线程间的通信。其成员函数与std::future基本相同，但get()函数用于复制数据而非移动数据，允许多次调用get()获取结果。std::async用于启动异步任务，返回一个std::future对象。其传参方式类似std::thread，可以使用std::launch控制是否创建新线程。通过传参std::launch，可以控制std::async执行线程函数的方式，包括创建新线程异步执行或在主调线程上同步执行。std::async与std::thread的主要区别在于，std::async在系统资源不足时不会创建新线程，避免系统崩溃，且更方便获取线程函数的返回值。

std::packaged_task是一个类模板，用于生成可调用的对象，支持异步获取执行结果。它通过get_future()成员函数返回关联的std::future对象，用于获取执行结果，无需显式使用std::promise。通过std::packaged_task，可以将各种可调用对象包装起来，作为线程的入口函数调用，如普通函数、lambda表达式或自定义类的成员函数等。

以上内容覆盖了C++中异步编程的基础概念与实现方法，包括std::future与std::promise、std::shared_future、std::async以及std::packaged_task的使用与区别，提供了深入理解C++异步编程的基础。

推荐参考《C++新经典》、《C++高级编程》和《深入理解C++11：C++11新特性解析与应用》等书籍，以获得更全面的C++知识与实践经验。2024-11-24