std::future和std::promise通过共享状态实现线程间通信，允许异步任务返回结果或异常。使用std::async可快速创建异步任务并获取future；手动创建时，promise调用set_value或set_exception设置结果，future通过get获取值或抛出异常，支持移动语义跨线程传递所有权，结合wait_for、wait_until和valid可实现灵活的状态检查与同步控制。
在C++11中，std::future 和 std::promise 是实现异步操作和线程间通信的重要工具。它们提供了一种机制，使得一个线程可以将结果传递给另一个线程，而无需共享变量或使用互斥锁进行复杂同步。
基本概念：future 与 promise 的作用
std::promise 是一个可写入一次的对象，用于设置某个值或异常；std::future 是与之关联的只读对象，用于获取这个值。两者通过共享状态连接，通常用于跨线程传递结果。
典型使用场景包括：
- 从后台线程返回计算结果
- 通知某事件已完成
- 实现简单的线程协作
创建异步任务并获取结果
使用 std::async 可以快速启动异步任务，并自动返回一个 std::future：
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#include <future>
#include <iostream>
int compute() {
return 42;
}
int main() {
std::future<int> fut = std::async(compute);
int result = fut.get(); // 阻塞直到结果可用
std::cout << "Result: " << result << "\n";
return 0;
}
这里 fut.get() 会等待任务完成并取出结果。如果任务抛出异常，调用 get 会重新抛出该异常。
手动使用 promise 实现线程通信
当需要更精细控制时，可以手动绑定 promise 和 future：
#include <thread>
#include <future>
#include <iostream>
void set_value(std::promise<int>&& prom) {
prom.set_value(100); // 设置结果
}
int main() {
std::promise<int> prom;
std::future<int> fut = prom.get_future();
std::thread t(set_value, std::move(prom));
int value = fut.get();
std::cout << "Received: " << value << "\n";
t.join();
return 0;
}
注意：每个 promise 只能调用一次 set_value，否则会抛出异常。移动语义用于在线程间转移所有权。
处理异常与状态检查
除了正常值，promise 还可以传递异常：
void may_throw(std::promise<double>&& p) {
try {
throw std::runtime_error("Something went wrong");
} catch (...) {
p.set_exception(std::current_exception());
}
}
接收方调用 future 的 get 方法时，异常会被重新抛出。
还可以非阻塞地检查 future 状态：
- fut.wait_for(timeout)：等待一段时间
- fut.wait_until(time_point)：等待到指定时间点
- fut.valid()：判断是否有关联的共享状态
基本上就这些。合理使用 future 和 promise 能简化多线程编程中的数据传递逻辑，避免显式锁的使用，提升代码可读性和安全性。
