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C++笔记之std::future的用法

C++笔记之std::future的用法

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  • C++笔记之std::future的用法
    • 1.C++中std::future和std::async总是一起出现吗?
    • 2.主要特点和用法
    • 3.一个完整的例子
    • 4.std::future 存放的是一个结果吗?
    • 5.cppreference——std::future

1.C++中std::future和std::async总是一起出现吗?

在C++中,std::futurestd::async 不一定总是一起出现,但它们通常一起使用,以实现异步任务的执行和结果获取。以下是它们的主要概念和用法:

  1. std::future:

    • std::future 是用于异步操作的结果的容器。它允许您在一个线程中启动一个任务,并在另一个线程中等待任务的结果。
    • 您可以将结果存储在 std::future 对象中,并随后从中获取结果。
    • std::future 可以用于异步执行的任何任务,不仅限于与 std::async 一起使用。
  2. std::async:

    • std::async 是一个函数,用于在后台启动一个异步任务,并返回一个 std::future 对象,以便您可以等待任务的结果。
    • 它允许您以一种相对简单的方式启动异步任务,而无需自己创建线程或管理任务的执行。
    • std::asyncstd::future 的一个典型使用情况。

虽然 std::asyncstd::future 经常一起使用,但您也可以单独使用 std::future 来等待其他异步任务的结果,这些任务可能是通过其他方法创建的,例如手动创建线程、使用库函数等。std::async 只是一种使用 std::future 的便捷方法之一。

综上所述,std::futurestd::async通常一起使用,但它们并不是必然绑定在一起的,您可以根据具体情况单独使用它们。

2.主要特点和用法

std::future是C++标准库中用于处理异步任务的一部分,它提供了一种机制,可以在一个线程中启动一个任务,并在另一个线程中等待任务的完成并获取其结果。std::future通常与std::asyncstd::promisestd::thread等标准库组件一起使用,以实现多线程编程和异步任务处理。

以下是std::future的主要特点和用法:

  1. 创建std::future对象
    你可以使用std::asyncstd::promise来创建std::future对象。std::async用于启动一个异步任务,而std::promise用于生成一个与之关联的std::future对象,它允许你在一个线程中设置任务的结果,然后在另一个线程中获取这个结果。

    示例使用std::async创建std::future

    std::future<int> future_result = std::async(std::launch::async, []() {// 执行异步任务,返回一个int结果return 42;
    });
    
  2. 等待任务完成
    你可以使用std::future::get()函数来等待异步任务的完成,并获取其结果。这个函数会阻塞当前线程,直到任务完成为止。

    示例使用std::future::get()等待任务完成并获取结果:

    int result = future_result.get();
    
  3. 检查任务状态
    使用std::future::wait_for()函数可以检查std::future的状态,以确定任务是否已经完成或是否还在进行中。

    示例检查std::future的状态:

    std::future_status status = future_result.wait_for(std::chrono::seconds(1));
    if (status == std::future_status::ready) {// 任务已完成
    } else if (status == std::future_status::timeout) {// 任务尚未完成,等待超时
    } else if (status == std::future_status::deferred) {// 任务被延迟执行
    }
    
  4. 异常处理
    如果异步任务抛出异常,std::future::get()会重新抛出该异常。你可以使用std::future::valid()函数来检查std::future是否与有效的共享状态相关联。

    示例处理异步任务中的异常:

    try {int result = future_result.get();// 处理结果
    } catch (const std::exception& e) {// 处理异常
    }
    

std::future是多线程和异步编程中非常有用的工具,它允许你管理异步任务的状态和结果,从而更有效地利用多核处理器和并行计算能力。但要小心使用,确保正确处理异常和资源管理,以避免潜在的问题。

3.一个完整的例子

std::future是C++标准库中用于处理异步任务的一部分,它提供了一种机制,可以在一个线程中启动一个任务,并在另一个线程中等待任务的完成并获取其结果。std::future通常与std::asyncstd::promisestd::thread等标准库组件一起使用,以实现多线程编程和异步任务处理。

以下是std::future的主要特点和用法:

  1. 创建std::future对象
    你可以使用std::asyncstd::promise来创建std::future对象。std::async用于启动一个异步任务,而std::promise用于生成一个与之关联的std::future对象,它允许你在一个线程中设置任务的结果,然后在另一个线程中获取这个结果。

    示例使用std::async创建std::future

    std::future<int> future_result = std::async(std::launch::async, []() {// 执行异步任务,返回一个int结果return 42;
    });
    
  2. 等待任务完成
    你可以使用std::future::get()函数来等待异步任务的完成,并获取其结果。这个函数会阻塞当前线程,直到任务完成为止。

    示例使用std::future::get()等待任务完成并获取结果:

    int result = future_result.get();
    
  3. 检查任务状态
    使用std::future::wait_for()函数可以检查std::future的状态,以确定任务是否已经完成或是否还在进行中。

    示例检查std::future的状态:

    std::future_status status = future_result.wait_for(std::chrono::seconds(1));
    if (status == std::future_status::ready) {// 任务已完成
    } else if (status == std::future_status::timeout) {// 任务尚未完成,等待超时
    } else if (status == std::future_status::deferred) {// 任务被延迟执行
    }
    
  4. 异常处理
    如果异步任务抛出异常,std::future::get()会重新抛出该异常。你可以使用std::future::valid()函数来检查std::future是否与有效的共享状态相关联。

    示例处理异步任务中的异常:

    try {int result = future_result.get();// 处理结果
    } catch (const std::exception& e) {// 处理异常
    }
    

std::future是多线程和异步编程中非常有用的工具,它允许你管理异步任务的状态和结果,从而更有效地利用多核处理器和并行计算能力。但要小心使用,确保正确处理异常和资源管理,以避免潜在的问题。

4.std::future 存放的是一个结果吗?

是的,std::future存放的是一个异步任务的结果。异步任务完成后,你可以使用std::future::get()方法来获取任务的结果。这个方法会等待任务完成,然后返回结果。

在前面的示例中,std::async启动了一个异步任务,该任务返回整数值42。我们使用std::future对象来获取这个结果,如下所示:

std::future<int> future_result = std::async(std::launch::async, []() {// 模拟一个耗时操作,返回一个结果std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));return 42;
});// 使用std::future::get()等待任务完成并获取结果
int result = future_result.get();

在这里,future_result.get()等待任务完成,并返回42作为结果,我们将其存储在result变量中。

所以,std::future是一种用于异步任务结果的容器,它允许你在一个线程中启动任务,在另一个线程中获取任务的结果。

5.cppreference——std::future

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