C++ 标准库 <future>

C++11 引入了 <future> 头文件，它提供了一种异步编程的机制，允许程序在等待某个操作完成时继续执行其他任务。 <future> 库是 C++ 标准库中并发编程的一部分，它允许程序员以一种更简洁和安全的方式处理异步操作。

<future> 库中定义了几个关键的类型：

• std::future ：表示异步操作的结果，可以查询操作的状态，获取结果或等待操作完成。
• std::promise ：用于与 std::future 配对，用于设置异步操作的结果。
• std::packaged_task ：封装一个函数或可调用对象，使其可以作为异步任务执行。

std::promise

std::promise 用于设置异步操作的结果。它与 std::future 配对使用。

#include <iostream>#include <future>intmain(){std::promise<int>prom;std::future<int>fut=prom.get_future();// 在另一个线程中设置结果std::threadt([prom](){prom.set_value(10);});// 等待结果std::cout<<"Future value: "<<fut.get()<<std::endl;t.join();return0;}

输出结果：

Future value: 10

std::packaged_task

std::packaged_task 封装一个函数或可调用对象，使其可以作为异步任务执行。

#include <iostream>#include <future>#include <cmath>intcompute_square_root(doublex){returnstd::sqrt(x);}intmain(){std::packaged_task<double(double)>task(compute_square_root);std::future<double>result=task.get_future();std::threadth(std::move(task),9.0);std::cout<<"Result: "<<result.get()<<std::endl;th.join();return0;}

输出结果：

Result: 3

std::async

std::async 是一个方便的函数，用于启动异步任务。它可以立即返回一个 std::future 对象。

#include <iostream>#include <future>intmain(){std::future<int>fut=std::async(std::launch::async,[](intx){returnx*x;},5);std::cout<<"Result: "<<fut.get()<<std::endl;return0;}

输出结果：

Result: 25

异常处理

当异步操作抛出异常时， std::future 会捕获这个异常，并且可以通过调用 .get() 方法来重新抛出它。

#include <iostream>#include <future>voidthrow_exception(){throwstd::runtime_error("Exception thrown");}intmain(){std::future<void>fut=std::async(throw_exception);try{fut.get();}catch(conststd::exception&e){std::cout<<"Caught exception: "<<e.what()<<std::endl;}return0;}

输出结果：

Caught exception: Exception thrown

<future> 库为 C++ 程序员提供了一种简单而强大的异步编程方式。通过使用 std::promise 、 std::packaged_task 和 std::async ，我们可以轻松地在 C++ 程序中实现并发和异步操作。同时，异常处理机制也确保了程序的健壮性。