引言

最近因為項目要求用c++，之前一直很討厭c++，沒辦法只能短時間彌補c++的知識，項目中要設計一個線程池，需要取線程池任務的執(zhí)行結果，這里涉及到c++的future關鍵字，在這里做個總結。

在C++的世界里，std::future是一種非常重要的工具，它讓我們能夠以異步的方式執(zhí)行代碼，并在需要的時候獲取結果。隨著C++11標準的引入，std::future成為了C++標準庫的一部分，它為我們提供了強大的異步編程支持。

std::future,基本概念

std::future是C++的一種模板類，它代表了一個異步操作的結果。通過使用std::future，我們可以將一個異步操作封裝成一個對象，然后在需要的時候獲取結果。通常，std::future是與另一個線程協(xié)同工作的結果。

(1) 創(chuàng)建std::future對象

使用std::async函數(shù)來創(chuàng)建一個異步操作，并返回一個std::future對象：

std::future<int> fut = std::async(std::launch::async, [](){ /* 執(zhí)行一些異步操作 */ });

這里使用std::async啟動了一個異步操作，并返回一個std::future對象。這個異步操作可以是任意的函數(shù)或可調(diào)用對象，而返回值則是該操作的返回值。

(2) 獲取std::future的結果

一旦異步操作完成，就可以通過調(diào)用std::future::get函數(shù)來獲取結果。例如：

int result = fut.get(); // 阻塞等待結果并獲取

通過調(diào)用fut.get()來獲取異步操作的結果。如果結果還未就緒，調(diào)用get()將導致當前線程阻塞，直到結果就緒為止。

(3) 異常處理

當異步操作拋出異常時，我們可以使用std::future::get來獲取異常信息。例如：

try {  
    fut.get(); // 獲取結果并處理異常  
} catch (const std::exception& e) {  
    // 處理異常情況  
}

通過調(diào)用fut.get()來獲取異步操作的結果。如果異步操作拋出了異常，那么這個異常將被傳遞給調(diào)用get()的線程，我們可以通過捕獲異常來處理這種情況。

舉個栗子

定義一個簡單的任務類Task，它接受一個整數(shù)參數(shù)作為標識符，并在執(zhí)行時計算該標識符的兩倍值并返回。然后，我們創(chuàng)建了一個包含4個任務的vector，并使用std::async函數(shù)將每個任務提交到線程池中。每個任務返回一個std::future<int>對象，代表了異步操作的結果。然后遍歷所有的std::future對象，并通過調(diào)用get()函數(shù)獲取結果。注意，調(diào)用get()函數(shù)會阻塞當前線程，直到結果就緒為止。最后，將每個任務的計算結果打印到終端。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <future>
#include <vector>

// 定義一個簡單的任務類
class Task {
public:
    Task(int id) : id(id) {}

    int operator()() {
        // 執(zhí)行一些異步操作
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
        return result = id * 2; // 計算結果
    }

    int getResult() const {
        return result;
    }

private:
    int id; // 任務的標識符
    int result; // 計算結果
};

int main() {
    // 創(chuàng)建一個包含4個任務的向量
    std::vector<Task> tasks = {Task(1), Task(2), Task(3), Task(4)};

    // 創(chuàng)建一個線程池，并提交任務到線程池
    std::vector<std::future<int>> futures;
    for (auto& task : tasks) {
        futures.push_back(std::async(std::launch::async, task));
    }

    // 遍歷未來的結果，并打印出來
    for (auto& future : futures) {
        std::cout << "Result: " << future.get() << std::endl; // 阻塞等待結果并獲取
    }

    return 0;
}

使用g++編譯執(zhí)行結果：因為future實現(xiàn)使用了pthread，所有編譯要帶上-lpthread

總結

為什么關注 std::future呢？因為std::future 提供了一種高效的方式來處理異步操作，使得程序可以充分利用多核處理器和異步任務執(zhí)行的優(yōu)勢。通過使用 std::future，可以更輕松地實現(xiàn)并發(fā)性和異步性，提高程序的性能和響應能力。

std::future 作為 C++ 中異步編程的關鍵部分，其內(nèi)核實現(xiàn)涉及復雜的多線程和異步任務機制。理解其內(nèi)部原理對于編寫高效、并發(fā)的程序至關重要。通過合理利用 std::future，能夠在保持代碼清晰易懂的同時，充分發(fā)揮異步編程的優(yōu)勢。