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C++筆記之std::future的用法小結(jié)

更新時(shí)間：2023年10月15日 09:22:30 作者：一個(gè)不善言談的害羞男孩

std::future通常由某個(gè)Provider創(chuàng)建,與std::async一起使用,本文主要介紹了C++筆記之std::future的用法小結(jié),具有一定的參考價(jià)值,感興趣的可以了解一下

1.C++中std::future和std::async總是一起出現(xiàn)嗎？

在C++中，std::future 和 std::async 不一定總是一起出現(xiàn)，但它們通常一起使用，以實(shí)現(xiàn)異步任務(wù)的執(zhí)行和結(jié)果獲取。以下是它們的主要概念和用法：

std::future:
- std::future 是用于異步操作的結(jié)果的容器。它允許您在一個(gè)線程中啟動(dòng)一個(gè)任務(wù)，并在另一個(gè)線程中等待任務(wù)的結(jié)果。
- 您可以將結(jié)果存儲(chǔ)在 std::future 對(duì)象中，并隨后從中獲取結(jié)果。
- std::future 可以用于異步執(zhí)行的任何任務(wù)，不僅限于與 std::async 一起使用。
std::async:
- std::async 是一個(gè)函數(shù)，用于在后臺(tái)啟動(dòng)一個(gè)異步任務(wù)，并返回一個(gè) std::future 對(duì)象，以便您可以等待任務(wù)的結(jié)果。
- 它允許您以一種相對(duì)簡(jiǎn)單的方式啟動(dòng)異步任務(wù)，而無(wú)需自己創(chuàng)建線程或管理任務(wù)的執(zhí)行。
- std::async 是 std::future 的一個(gè)典型使用情況。

雖然 std::async 和 std::future 經(jīng)常一起使用，但您也可以單獨(dú)使用 std::future 來(lái)等待其他異步任務(wù)的結(jié)果，這些任務(wù)可能是通過(guò)其他方法創(chuàng)建的，例如手動(dòng)創(chuàng)建線程、使用庫(kù)函數(shù)等。std::async 只是一種使用 std::future 的便捷方法之一。

綜上所述，std::future 和 std::async通常一起使用，但它們并不是必然綁定在一起的，您可以根據(jù)具體情況單獨(dú)使用它們。

2.主要特點(diǎn)和用法

std::future是C++標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中用于處理異步任務(wù)的一部分，它提供了一種機(jī)制，可以在一個(gè)線程中啟動(dòng)一個(gè)任務(wù)，并在另一個(gè)線程中等待任務(wù)的完成并獲取其結(jié)果。std::future通常與std::async、std::promise和std::thread等標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)組件一起使用，以實(shí)現(xiàn)多線程編程和異步任務(wù)處理。

以下是std::future的主要特點(diǎn)和用法：

創(chuàng)建std::future對(duì)象：
你可以使用std::async或std::promise來(lái)創(chuàng)建std::future對(duì)象。std::async用于啟動(dòng)一個(gè)異步任務(wù)，而std::promise用于生成一個(gè)與之關(guān)聯(lián)的std::future對(duì)象，它允許你在一個(gè)線程中設(shè)置任務(wù)的結(jié)果，然后在另一個(gè)線程中獲取這個(gè)結(jié)果。

示例使用std::async創(chuàng)建std::future：
```
std::future<int> future_result = std::async(std::launch::async, []() {
    // 執(zhí)行異步任務(wù)，返回一個(gè)int結(jié)果
    return 42;
});
```
等待任務(wù)完成：
你可以使用std::future::get()函數(shù)來(lái)等待異步任務(wù)的完成，并獲取其結(jié)果。這個(gè)函數(shù)會(huì)阻塞當(dāng)前線程，直到任務(wù)完成為止。

示例使用std::future::get()等待任務(wù)完成并獲取結(jié)果：
```
int result = future_result.get();
```

檢查任務(wù)狀態(tài)：
使用std::future::wait_for()函數(shù)可以檢查std::future的狀態(tài)，以確定任務(wù)是否已經(jīng)完成或是否還在進(jìn)行中。

示例檢查std::future的狀態(tài)：

std::future_status status = future_result.wait_for(std::chrono::seconds(1));
if (status == std::future_status::ready) {
    // 任務(wù)已完成
} else if (status == std::future_status::timeout) {
    // 任務(wù)尚未完成，等待超時(shí)
} else if (status == std::future_status::deferred) {
    // 任務(wù)被延遲執(zhí)行
}

異常處理：
如果異步任務(wù)拋出異常，std::future::get()會(huì)重新拋出該異常。你可以使用std::future::valid()函數(shù)來(lái)檢查std::future是否與有效的共享狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。

示例處理異步任務(wù)中的異常：
```
try {
    int result = future_result.get();
    // 處理結(jié)果
} catch (const std::exception& e) {
    // 處理異常
}
```

std::future是多線程和異步編程中非常有用的工具，它允許你管理異步任務(wù)的狀態(tài)和結(jié)果，從而更有效地利用多核處理器和并行計(jì)算能力。但要小心使用，確保正確處理異常和資源管理，以避免潛在的問(wèn)題。

3.一個(gè)完整的例子

std::future是C++標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中用于處理異步任務(wù)的一部分，它提供了一種機(jī)制，可以在一個(gè)線程中啟動(dòng)一個(gè)任務(wù)，并在另一個(gè)線程中等待任務(wù)的完成并獲取其結(jié)果。std::future通常與std::async、std::promise和std::thread等標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)組件一起使用，以實(shí)現(xiàn)多線程編程和異步任務(wù)處理。

以下是std::future的主要特點(diǎn)和用法：

創(chuàng)建std::future對(duì)象：
你可以使用std::async或std::promise來(lái)創(chuàng)建std::future對(duì)象。std::async用于啟動(dòng)一個(gè)異步任務(wù)，而std::promise用于生成一個(gè)與之關(guān)聯(lián)的std::future對(duì)象，它允許你在一個(gè)線程中設(shè)置任務(wù)的結(jié)果，然后在另一個(gè)線程中獲取這個(gè)結(jié)果。

示例使用std::async創(chuàng)建std::future：
```
std::future<int> future_result = std::async(std::launch::async, []() {
    // 執(zhí)行異步任務(wù)，返回一個(gè)int結(jié)果
    return 42;
});
```
等待任務(wù)完成：
你可以使用std::future::get()函數(shù)來(lái)等待異步任務(wù)的完成，并獲取其結(jié)果。這個(gè)函數(shù)會(huì)阻塞當(dāng)前線程，直到任務(wù)完成為止。

示例使用std::future::get()等待任務(wù)完成并獲取結(jié)果：
```
int result = future_result.get();
```

檢查任務(wù)狀態(tài)：
使用std::future::wait_for()函數(shù)可以檢查std::future的狀態(tài)，以確定任務(wù)是否已經(jīng)完成或是否還在進(jìn)行中。

示例檢查std::future的狀態(tài)：

std::future_status status = future_result.wait_for(std::chrono::seconds(1));
if (status == std::future_status::ready) {
    // 任務(wù)已完成
} else if (status == std::future_status::timeout) {
    // 任務(wù)尚未完成，等待超時(shí)
} else if (status == std::future_status::deferred) {
    // 任務(wù)被延遲執(zhí)行
}

異常處理：
如果異步任務(wù)拋出異常，std::future::get()會(huì)重新拋出該異常。你可以使用std::future::valid()函數(shù)來(lái)檢查std::future是否與有效的共享狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。

示例處理異步任務(wù)中的異常：
```
try {
    int result = future_result.get();
    // 處理結(jié)果
} catch (const std::exception& e) {
    // 處理異常
}
```

std::future是多線程和異步編程中非常有用的工具，它允許你管理異步任務(wù)的狀態(tài)和結(jié)果，從而更有效地利用多核處理器和并行計(jì)算能力。但要小心使用，確保正確處理異常和資源管理，以避免潛在的問(wèn)題。

4.std::future 存放的是一個(gè)結(jié)果嗎？

是的，std::future存放的是一個(gè)異步任務(wù)的結(jié)果。異步任務(wù)完成后，你可以使用std::future::get()方法來(lái)獲取任務(wù)的結(jié)果。這個(gè)方法會(huì)等待任務(wù)完成，然后返回結(jié)果。

在前面的示例中，std::async啟動(dòng)了一個(gè)異步任務(wù)，該任務(wù)返回整數(shù)值42。我們使用std::future對(duì)象來(lái)獲取這個(gè)結(jié)果，如下所示：

std::future<int> future_result = std::async(std::launch::async, []() {
    // 模擬一個(gè)耗時(shí)操作，返回一個(gè)結(jié)果
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
    return 42;
});

// 使用std::future::get()等待任務(wù)完成并獲取結(jié)果
int result = future_result.get();

在這里，future_result.get()等待任務(wù)完成，并返回42作為結(jié)果，我們將其存儲(chǔ)在result變量中。

所以，std::future是一種用于異步任務(wù)結(jié)果的容器，它允許你在一個(gè)線程中啟動(dòng)任務(wù)，在另一個(gè)線程中獲取任務(wù)的結(jié)果。