C++并发编程实战：深入理解异步任务提供者std::promise-优快云博客

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C++并发编程实战：深入理解异步任务提供者std::promise

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前言

在现代C++并发编程中，<future>头文件提供了一系列强大的工具来处理异步操作。本文将重点介绍其中的异步任务提供者(Provider)之一——std::promise类，帮助开发者掌握线程间通信和同步的核心技术。

std::promise概述

std::promise是C++11引入的一个模板类，它提供了一种在线程间传递值的机制。简单来说，promise对象就像是一个"承诺"，它承诺在未来某个时刻会提供一个值，而这个值可以通过与之关联的std::future对象获取。

核心概念

共享状态(shared state)：promise和future共同维护的存储区域，用于保存值或异常
异步提供者(Provider)：promise负责设置共享状态的值
异步消费者：future负责获取共享状态的值

std::promise的构造函数

std::promise提供了多种构造函数：

// 默认构造函数
std::promise<int> p1;

// 带分配器的构造函数
std::promise<int> p2(std::allocator_arg, my_allocator);

// 移动构造函数
std::promise<int> p3(std::move(p1));

需要注意的是：

promise禁止拷贝构造
普通赋值操作被禁用，只有移动语义

核心成员函数详解

get_future()

std::future<T> get_future();

此函数返回与promise共享状态关联的future对象。关键点：

每个promise只能调用一次get_future()
如果多次调用会抛出std::future_error异常
调用后，promise和future共享相同的状态

set_value()系列

void set_value(const T& val);
void set_value(T&& val);

设置共享状态的值并使状态变为ready。使用时要注意：

只能调用一次set_value()
如果共享状态已有值或异常会抛出std::future_error
有多个重载版本处理不同情况

set_exception()

void set_exception(std::exception_ptr p);

设置共享状态的异常对象。典型使用场景：

try {
    // 可能抛出异常的操作
} catch(...) {
    prom.set_exception(std::current_exception());
}

set_value_at_thread_exit()

void set_value_at_thread_exit(const T& val);

特殊版本的set_value():

设置值但不立即标记为ready
当线程退出时自动标记为ready
避免过早唤醒等待线程

典型使用模式

基本值传递

std::promise<int> prom;
std::future<int> fut = prom.get_future();

std::thread t([&prom]{
    prom.set_value(42);  // 设置值
});

std::cout << fut.get();  // 获取值
t.join();

异常传递

std::promise<void> prom;
std::future<void> fut = prom.get_future();

std::thread t([&prom]{
    try {
        throw std::runtime_error("Error!");
    } catch(...) {
        prom.set_exception(std::current_exception());
    }
});

try {
    fut.get();
} catch(const std::exception& e) {
    std::cerr << e.what();
}
t.join();