【并發(fā)編程十一】c++線程同步——future

• 一、互斥
• 二、條件變量
• 三、future
• • 1、promise
  • • 1.1、子線程設值，主線程獲取
    • 1.2、主線程設置值，子線程獲取
  • 2、async
  • • 2.1、不開新線程的async
    • 2.2、開新線程的async
  • 3、packaged_task
  • • 3.1、不使用bind
    • 3.2、提前指定參數(shù)
    • 3.3、bind
  • 4、shared_future
• 四、信號量

簡介：
本篇文章，我們詳細的介紹下c++標準庫提供的線程同步方法中的第3個——future。

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參見【并發(fā)編程九】c++線程同步——互斥（mutex）

二、條件變量

參見【并發(fā)編程十】c++線程同步——條件變量（condition_variable）

三、future

類模板 std::future 提供訪問異步操作結(jié)果的機制：

• （通過std::async、std::packaged_task或std::promise創(chuàng)建的）異步操作能提供一個 std::future 對象給該異步操作的創(chuàng)建者。
• 然后，異步操作的創(chuàng)建者能用各種方法查詢、等待或從 std::future 提取值。若異步操作仍未提供值，則這些方法可能阻塞。
• 異步操作準備好發(fā)送結(jié)果給創(chuàng)建者時，它能通過修改鏈接到創(chuàng)建者的 std::future 的共享狀態(tài)（例如 std::promise::set_value ）進行。

注意， std::future 所引用的共享狀態(tài)不與另一異步返回對象共享（與 std::shared_future 相反）。

1、promise

• 類模板 std::promise 提供存儲值或異常的設施，之后通過 std::promise 對象所創(chuàng)建的 std::future 對象異步獲得結(jié)果。注意 std::promise 只應當使用一次。

備注：簡單來說，就是以下過程

• 1、把promis和future綁定。
• 2、promise設置值后，
• 3、future等待，直到獲取值。

1.1、子線程設值，主線程獲取

• demo

#include#include#includeusing namespace std;

void task(int a, int b, promise& p)
{p.set_value(a + b);
}
int main()
{// 把promise和future做關聯(lián)
    promisep;
    futuref=p.get_future();

    thread task1(task,1,2,ref(p));

    //do somesthing

    //get promise value
    f.wait();
    cout<< "return value is "<< f.get()<< '\n';//只能get一次。

    task1.join();
}

• 輸出

1.2、主線程設置值，子線程獲取

• demo

#include#include#includeusing namespace std;

void task(int a, future& b, promise& p)
{p.set_value(a + b.get());
}
int main()
{// 把promise和future做關聯(lián)
    promisep_ret;
    futuref_ret=p_ret.get_future();

    promisep_in;
    futuref_in = p_in.get_future();

    thread task1(task,1,ref(f_in),ref(p_ret));

    //do somesthing
    //...
    p_in.set_value(3);

    //get promise value
    f_ret.wait();
    cout<< "return value is "<< f_ret.get()<< '\n';//只能get一次。

    task1.join();
}

• 輸出

2、async

異步運行一個函數(shù)（有可能在新線程中執(zhí)行），并返回保有其結(jié)果的 std::future.

2.1、不開新線程的async

• demo

#include#include#includeusing namespace std;

int task(int a, int b)
{return a + b;
}


int main()
{// 把async和future做關聯(lián)
    futuref = async(task, 1, 5);

    //get future value
    f.wait();
    cout<< "return value is "<< f.get()<< '\n';
}

• 輸出

2.2、開新線程的async

• launch::async意思是創(chuàng)建新的線程。
• launch::deferred和不傳默認參數(shù)是一樣的，相當于延時調(diào)用。

#include#include#includeusing namespace std;

int task(int a, int b)
{return a + b;
}


int main()
{// 把async和future做關聯(lián)
    futuref = async(launch::async,task, 1, 5);

    //get future value
    f.wait();
    cout<< "return value is "<< f.get()<< '\n';
}

輸出結(jié)果和不開線程一樣的

3、packaged_task

• 打包一個函數(shù)，存儲其返回值以進行異步獲取

3.1、不使用bind

• demo

#include#include#includeusing namespace std;

int task(int a, int b)
{return a + b;
}

int main()
{// 調(diào)用packaged_task的構(gòu)造函數(shù)，返回值和兩個參數(shù)都是int類型，
    packaged_taskt(task);
    //執(zhí)行
    t(5,5);

    // 把packaged_task和future做關聯(lián)
    futuref = t.get_future();

    //獲取返回值的結(jié)果
    f.wait();
    cout<< "return value is "<< f.get()<< '\n';
}

輸出

3.2、提前指定參數(shù)

#include#include#includeusing namespace std;

int task(int a, int b)
{return a + b;
}

int main()
{// 調(diào)用packaged_task的構(gòu)造函數(shù)，返回值和兩個參數(shù)都是int類型，
    packaged_taskt(std::bind(task,11,12));
    //執(zhí)行
    t();

    // 把packaged_task和future做關聯(lián)
    futureresult = t.get_future();

    //獲取返回值的結(jié)果
    result.wait();
    cout<< "return value is "<< result.get()<< '\n';
}

• 輸出

3.3、bind

bind返回參數(shù)為std::function

• demo

#include#include#includeusing namespace std;

int task(int a, int b)
{return a + b;
}

int main()
{// bind返回值為std::function，
    auto a = bind(task, 11, 14);
    //執(zhí)行
    int result = a();

    cout<< "return value is "<< result<< '\n';
}

• 輸出

備注：既然bind就可以獲取結(jié)果，為何還要用packaged_task，當然是因為future啊。

4、shared_future

• future只能get一次，那如果我們想用使用多次的get呢？———答：使用shared_future。
• 網(wǎng)上的例子基本都是shared_future和async放在一起使用。
• 網(wǎng)上并沒有shared_future和promise一起使用的例子，所以我們寫下后者的例子demo.

#include#include#includeusing namespace std;

mutex mtx;

void task(int a, shared_future& b, promise& p)
{p.set_value(2);
    b.wait();
    int bb = b.get();
    lock_guardguard(mtx);
    cout<< "task b ="<< b.get()<// 把promise和future做關聯(lián)
    promisep_ret_1,p_ret_2;

    futuref1 = p_ret_1.get_future();
    futuref2 = p_ret_2.get_future();

    promisep_in;
    shared_futures_f = p_in.get_future();

    thread task1(task, 1, ref(s_f), ref(p_ret_1));
    thread task2(task, 2, ref(s_f), ref(p_ret_2));

    //do somesthing
    f1.wait();
    f2.wait();
    //...
    p_in.set_value(3);

    //get promise value
    {lock_guardguard(mtx);
        cout<< "main() return value is "<< f1.get()<< '\n';//只能get一次。
        cout<< "main() return value is "<< f2.get()<< '\n';//只能get一次。
    }

    task1.join();
    task2.join();
}

• 輸出

參考：
1、https://www.apiref.com/cpp-zh/cpp/thread.html
2、https://en.cppreference.com/w/cpp/thread
3、書籍《c++服務器開發(fā)精髓》——張遠龍

四、信號量

• 參見【并發(fā)編程十二】c++20線程同步——信號量（semaphore）

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文章題目：【并發(fā)編程十一】c++線程同步——future-創(chuàng)新互聯(lián)
網(wǎng)頁鏈接：http://aaarwkj.com/article26/cogdjg.html

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