CPP多线程3：async和future、promise

大多数情况下使用async而不用thread。thread可以快速、方便地创建线程，但在async面前，就是小巫见大巫了。async可以根据情况选择同步执行或创建新线程来异步执行，当然也可以手动选择。对于async的返回值操作也比thread更加方便。

std::async

暂且不管它的返回值std::future是啥（后面解释），先举个例再说。

#include <iostream>
#include <future>
#include <string>
using namespace std;int main(){async(launch::async,[](const string& msg){cout<<msg;},"Hello ");cout<<"World!"<<endl;return 0;
}

你的编译器可能会给出一条警告，

warning C4834: 放弃具有 "nodiscard" 属性的函数的返回值。

这是因为编译器不想让你丢弃async的返回值std::future，不过在这个例子中不需要它，忽略这个警告就行了。

std::async参数

不同于thread，async是一个函数，所以没有成员函数。

std::launch强枚举类（enum class）

std::launch有2个枚举值和1个特殊值：

std::future

我们已经知道如何使用async来异步或同步执行任务，但如何获得函数的返回值呢？这时候，async的返回值std::future就派上用场了。例子如下：

#include <iostream>
#include <future>
using namespace std;// 可变参数模板求和函数
template <class... Args>
auto sum(Args &&...args){return (0 + ... + args);  // 折叠表达式（C++17）
}int main()
{// 用lambda包装sum调用，显式传递参数，避免类型推导问题auto fut = async(launch::async, []{ return sum(1, 2, 33);  // 在lambda内部内部直接调用sum，参数明确});cout << fut.get() << endl; return 0;
}

我们定义了一个函数sum，它可以计算多个数字的和，之后我们又定义了一个对象fut，它的类型是std::future，这里的int代表这个函数的返回值是int类型。在创建线程后，我们使用了future::get()来阻塞等待线程结束并获取其返回值。至于sum函数中的折叠表达式（fold expression），不是我们这篇文章的重点。

future常用成员函数

构造&析构函数

常用成员函数

为啥要有void特化的std::future？

std::future的作用并不只有获取返回值，它还可以检测线程是否已结束、阻塞等待，所以对于返回值是void的线程来说，future也同样重要。

#include <iostream>
#include <future>
using namespace std;int main(){auto fut=async(launch::async,[](){for(int i=0;i<20'0000'0000;i++);});cout<<"Please wait ";while(fut.wait_for(chrono::milliseconds(100))!=future_status::ready)cout<<".";// fut.get();// 上面也会阻塞代码，且无任何返回值cout<<endl<<"Finished!"<<endl;return 0;
}

std::promise

在上文，我们已经讲到如何获取async创建线程的返回值。不过在某些特殊情况下，我们可能需要使用thread而不是async，那么如何获得thread的返回值呢？

还记得之前我们讲的thread成员函数吗？thread::join()的返回值是void类型，所以你不能通过join来获得线程返回值。那么thread里有什么函数能获得返回值呢？

答案是：没有。

惊不惊喜？意不意外？thread竟然不能获取返回值！难道thread真的就没有办法返回点什么东西吗？如果你真是那么想的，那你就太低估C++了。一些聪明的人可能已经想到解决办法了：可以通过传递引用的方式来获取返回值。

但是单纯地使用&无法解决多线程竞争的问题，于是std提供了promise。promise实际上是std::future的一个包装，在讲解future时，我们并没有牵扯到改变future值的问题，但是如果使用thread以引用传递返回值的话，就必须要改变future的值，那么该怎么办呢？

实际上，future的值不能被改变，但你可以通过promise来创建一个拥有特定值的future。什么？没听懂？好吧，那我就举个例子：

constexpr int a = 1;

现在，把常量当成future，把a当作一个future对象，那我们想拥有一个值为2的future对象该怎么办？很简单：

constexpr int a = 1;
constexpr int b = 2;

这样，我们就不用思考如何改动a的值，直接创建一个新常量就能解决问题了。

promise的原理就是这样，不改变已有future的值，而是创建新的future对象。什么？还没听懂？好吧，记住这句话：

future的值不能改变，promise的值可以改变。

其使用示例如下：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <future>
using namespace std;int main()
{promise<int> p;thread t([](promise<int> &p){int temp=0;for(int i=0;i<10;i++){temp+=i;}p.set_value(temp);}, ref(p));t.join();cout << p.get_future().get() << endl;return 0;
}

promise常用成员函数

构造&析构函数

常用成员函数