C++11之std::future物件的使用以及說明

2023-02-28 18:00:32

std::future介紹

在前面幾篇文章中基本都用到thread物件，它是C++11中提供非同步建立多執行緒的工具。

但是我們想要從執行緒中返回非同步任務結果，一般需要依靠全域性變數；從安全形度看，有些不妥；為此C++11提供了std::future類別範本，future物件提供存取非同步操作結果的機制，很輕鬆解決從非同步任務中返回結果。

在C++標準庫中，有兩種“期望”

使用兩種型別模板實現

唯一期望(unique futures，std::future<>) std::future的範例只能與一個指定事件相關聯。
共用期望(shared futures)(std::shared_future<>) std::shared_future的範例就能關聯多個事件。

這裡主要介紹的是唯一期望，std::future類別範本定義標頭檔案<future>

其函數宣告如下：

template< class T > 
class future;
//資料有關的期望
template< class T > 
class future<T&>;
//資料無關的期望
template<>          
class future<void>;

對於future補充說明如下：

std::async 、std::packaged_task 或 std::promise 能提供一個std::future物件給該非同步操作的建立者
非同步操作的建立者能用各種方法查詢、等待或從 std::future 提取值。若非同步操作仍未提供值，則這些方法可能阻塞。
非同步操作準備好傳送結果給建立者時，它能通過介面（eg,std::promise::set_value std::future）修改共用狀態的值。

其成員函數如下：

細節說明

wait系列操作

其函數宣告如下：

void wait() const;

當共用狀態值是不可以用時，呼叫wait介面可以一直阻塞，直到共用狀態變為"就緒"時，就變為可以用了。

get操作

get是獲取共用狀態的結果它有以下三種形式：

//僅為泛型 future 模板的成員
T get();
//(僅為 future<T&> 模板特化的成員)
T& get();
//僅為 future<void> 模板特化的成員
void get();

如果我們沒有呼叫wait介面，而是直接掉用get介面，它等價於先呼叫wait()而後在呼叫get介面，得到非同步操作的結果。

當呼叫此方法後 valid() 為 false ，共用狀態被釋放，即future物件釋一次性的事件。

時序圖

按照自己的理解，將std::future物件的使用以及內部邏輯用時序圖進行表達，如下：

std::future使用

下面就用std::future物件來獲取非同步操作的結果，沒有使用到全域性變數，邏輯非常清晰

程式碼如下：

//通過async來獲取非同步操作結果
std::future<int>  result = std::async([](){ 
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(500));
    return 8; 
});

std::cout << "the future result : " << result.get() << std::endl;
std::cout << "the future status : " << result.valid() << std::endl;
try
{
    result.wait();  //或者 result.get() ,會異常
  //因此std::future只能用於單執行緒中呼叫 ，多執行緒呼叫使用std::share_future();
}
catch (...)
{
    std::cout << "get error....n ";
}

執行結果：

總結

以上為個人經驗，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支援it145.com。