C++ 之std::future:理解并掌握异步编程的利器

2023年 11月 24日 38.7k 0

引言

最近因为项目要求用c++,之前一直很讨厌c++,没办法只能短时间弥补c++的知识,项目中要设计一个线程池,需要取线程池任务的执行结果,这里涉及到c++的future关键字,在这里做个总结。

在C++的世界里,std::future是一种非常重要的工具,它让我们能够以异步的方式执行代码,并在需要的时候获取结果。随着C++11标准的引入,std::future成为了C++标准库的一部分,它为我们提供了强大的异步编程支持。

std::future,基本概念

std::future是C++的一种模板类,它代表了一个异步操作的结果。通过使用std::future,我们可以将一个异步操作封装成一个对象,然后在需要的时候获取结果。通常,std::future是与另一个线程协同工作的结果。

(1) 创建std::future对象

使用std::async函数来创建一个异步操作,并返回一个std::future对象:

std::future fut = std::async(std::launch::async, [](){ /* 执行一些异步操作 */ });

这里使用std::async启动了一个异步操作,并返回一个std::future对象。这个异步操作可以是任意的函数或可调用对象,而返回值则是该操作的返回值。

(2) 获取std::future的结果

一旦异步操作完成,就可以通过调用std::future::get函数来获取结果。例如:

int result = fut.get(); // 阻塞等待结果并获取

通过调用fut.get()来获取异步操作的结果。如果结果还未就绪,调用get()将导致当前线程阻塞,直到结果就绪为止。

(3) 异常处理

当异步操作抛出异常时,我们可以使用std::future::get来获取异常信息。例如:

try {  
    fut.get(); // 获取结果并处理异常  
} catch (const std::exception& e) {  
    // 处理异常情况  
}

通过调用fut.get()来获取异步操作的结果。如果异步操作抛出了异常,那么这个异常将被传递给调用get()的线程,我们可以通过捕获异常来处理这种情况。

举个栗子

定义一个简单的任务类Task,它接受一个整数参数作为标识符,并在执行时计算该标识符的两倍值并返回。然后,我们创建了一个包含4个任务的vector,并使用std::async函数将每个任务提交到线程池中。每个任务返回一个std::future对象,代表了异步操作的结果。然后遍历所有的std::future对象,并通过调用get()函数获取结果。注意,调用get()函数会阻塞当前线程,直到结果就绪为止。最后,将每个任务的计算结果打印到终端。

#include
#include
#include
#include

// 定义一个简单的任务类
class Task {
public:
Task(int id) : id(id) {}

int operator()() {
// 执行一些异步操作
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
return result = id * 2; // 计算结果
}

int getResult() const {
return result;
}

private:
int id; // 任务的标识符
int result; // 计算结果
};

int main() {
// 创建一个包含4个任务的向量
std::vector tasks = {Task(1), Task(2), Task(3), Task(4)};

// 创建一个线程池,并提交任务到线程池
std::vector futures;
for (auto& task : tasks) {
futures.push_back(std::async(std::launch::async, task));
}

// 遍历未来的结果,并打印出来
for (auto& future : futures) {
std::cout

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