C++11之std::future对象使用说明

std::future介绍

在前面几篇文章中基本都用到thread对象，它是C++11中提供异步创建多线程的工具。但是我们想要从线程中返回异步任务结果，一般需要依靠全局变量；从安全角度看，有些不妥；为此C++11提供了std::future类模板，future对象提供访问异步操作结果的机制，很轻松解决从异步任务中返回结果。

在C++标准库中，有两种“期望”，使用两种类型模板实现，

• 唯一期望(unique futures，std::future<>) std::future的实例只能与一个指定事件相关联。
• 共享期望(shared futures)(std::shared_future<>) std::shared_future的实例就能关联多个事件。

这里主要介绍的是唯一期望，std::future类模板定义头文件<future>,其函数声明如下：

template< class T > 
class future;
//数据有关的期望
template< class T > 
class future<T&>;
//数据无关的期望
template<>          
class future<void>;

对于future补充说明如下：

• std::async 、 std::packaged_task 或 std::promise 能提供一个std::future对象给该异步操作的创建者
• 异步操作的创建者能用各种方法查询、等待或从 std::future 提取值。若异步操作仍未提供值，则这些方法可能阻塞。
• 异步操作准备好发送结果给创建者时，它能通过接口（eg,std::promise::set_value std::future） 修改共享状态的值。

其成员函数如下：

细节说明

wait系列操作

其函数声明如下：

void wait() const;

当共享状态值是不可以用时，调用wait接口可以一直阻塞，直到共享状态变为"就绪"时，就变为可以用了。

get操作

get是获取共享状态的结果它有以下三种形式：

//仅为泛型 future 模板的成员
T get();
//(仅为 future<T&> 模板特化的成员)
T& get();
//仅为 future<void> 模板特化的成员
void get();

如果我们没有调用wait接口，而是直接掉用get接口，它等价于先调用wait()而后在调用get接口，得到异步操作的结果。

当调用此方法后 valid() 为 false ，共享状态被释放，即future对象释一次性的事件。

时序图

按照自己的理解，将std::future对象的使用以及内部逻辑用时序图进行表达，如下：

std::future使用

下面就用std::future对象来获取异步操作的结果，没有使用到全局变量，逻辑非常清晰，代码如下：

//通过async来获取异步操作结果
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() ,会异常
  //因此std::future只能用于单线程中调用 ，多线程调用使用std::share_future();
}
catch (...)
{
    std::cout << "get error....\n ";
}

运行结果：