C++怎么使用std::future和std::promise_C++并发编程与异步任务管理

std::future和std::promise用于线程间安全传递异步结果，其中promise设置值或异常，future获取结果并支持阻塞等待，适用于需精细控制的复杂异步场景。

在C++并发编程中，std::future 和 std::promise 是处理异步任务、获取后台计算结果的重要工具。它们提供了一种线程间传递值的安全方式，无需手动管理互斥锁或条件变量。

std::future 与 std::promise 的基本作用

std::promise 是一个用于设置值的对象，它可以将某个值“承诺”在未来某个时刻提供；而 std::future 则是用来获取这个“承诺”的结果的对象。两者配对使用，常用于一个线程产生结果，另一个线程等待结果的场景。

核心机制：一个线程通过 std::promise::set_value() 设置结果，另一个线程通过 std::future::get() 获取该结果。一旦值被设置，future 就能成功返回结果，否则 get() 会阻塞直到结果可用。

基本使用示例

#include 
#include 
#include 

void setValue(std::promise&& p) {
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
    p.set_value(42); // 设置结果
}

int main() {
    std::promise prom;
    std::future fut = prom.get_future(); // 获取关联的 future

    std::thread t(setValue, std::move(prom));

    std::cout << "等待结果...\n";
    int result = fut.get(); // 阻塞等待结果
    std::cout << "得到结果: " << result << "\n";

    t.join();
    return 0;
}

输出：

等待结果...

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得到结果: 42

注意：promise 必须通过 move 传递给线程函数，因为它是不可复制的。每个 promise 只能 set_value 一次，多次调用会导致异常。

异常传递与错误处理

除了正常值，promise 还可以传递异常。如果计算过程中发生错误，可以使用 set_exception() 方法将异常保存到 promise 中，future 调用 get() 时会重新抛出该异常。

void mayThrow(std::promise&& p) {
    try {
        // 模拟可能出错的操作
        throw std::runtime_error("计算失败");
    } catch (...) {
        p.set_exception(std::current_exception());
    }
}

在主线程中调用 fut.get() 会抛出 runtime_error，可以使用 try-catch 捕获。

与 std::async 的对比

std::async 更高层，自动管理线程和 future，适合简单异步调用。而 promise + future 提供更细粒度控制，适用于复杂场景，比如：

• 需要从回调中设置结果
• 跨多个事件聚合结果
• 与非标准线程（如IO线程、定时器）集成

例如网络请求完成时，由事件系统调用 promise.set_value()，而不是启动新线程。