C++标准库笔记-多线程-shared_future-future的补充扩展

std::shared_future

在之前笔记C++11笔记-多线程-细说Future中，std::future提供了“处理并发运算之未来结果”的能力，但是只能处理一次结果，第二次调用get()会导致不可以预期的行为；因为调用get()后会将future的state状态置为无效状态；
在项目的不同场景中，也会有多次处理“并发运算之未来结果”的情况，特别是当多个其他线程都想处理这份结果时。所有C++标准库提供了std::shared_future，可以多次调用get()，产生相同结果或获得任务抛出的异常；

与future不同之处

shared_future提供的语义和接口与future相同，但有以下差异：
1.允许多次调用get()。因此get()必不令其状态失效；
2.支持copy（拷贝构造函数，拷贝赋值操作）；
3.get()是一个const成员函数，返回一个const reference指向“存储于shared state”的值（意味着你必须确定“被返回的reference”的寿命短于state）；std::future的get()是个non-const成员函数，返回一个move-assigned拷贝，除非这个class“被一个reference类型实现特化”；
4.不提供share();
注意：程序员在不同的线程内处理non-const reference时，一定要清楚他们在做些什么；

示例代码

#include <future>
#include <thread>
#include <exception>
#include <stdexcept>
#include <iostream>
using namespace std;

int queryNumber()
{
    cout << "read nuber: ";
    int num = 0;
    cin >> num;

    if (!cin)
    {
        throw runtime_error("no number read");
    }
    return num;
}

void doSomthing(char c,shared_future<int> f)
{
    try
    {
        int num = f.get();
        for (size_t i = 0; i < num; i++)
        {
            this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(100));
            cout.put(c).flush();
        }
    }
    catch (const std::exception& e)
    {
        cerr << "EXCEPTION in thread " << this_thread::get_id() << ": " << e.what() << endl;
    }
 
}

int main()
{
    try
    {
        shared_future<int> f = async(queryNumber);

        auto f1 = async(launch::async, doSomthing, '.', f);
        auto f2 = async(launch::async, doSomthing, '+', f);
        auto f3 = async(launch::async, doSomthing, '*', f);

        f1.get();
        f2.get();
        f3.get();
    }
    catch (const std::exception& e)
    {
        cout << "\nException:" << e.what() << endl;
    }
    cout << "\ndone" << endl;
    system("pause");
}

运行结果如下：
输入12后的结果；

所有shared future object共享所谓shared state，后者由async()建立，用来存放目标函数的运行结果（也存放函数本身——如果它被推迟执行的话）；
输入x后的结果：

如果queryNumber()抛出异常（当程序未能读到整数时），那么对doSomething()的每一次调用都会获得因f.get()而来的异常，于是对应的异常处理便会发生；

注意：使用shared_future可能会造成数据竞争的出现；需要小心使用；
Lawrence Crowl ——“如果代码紧紧保持着高度协调，以by reference方式传递是好的。但如果代码进入一个对于目标和限制都不甚了解的地带，那么还是以by value方式传递较佳。复制shared future虽然带来了高昂的成本，毕竟比不上在一个大系统中跳出一个潜伏bug来的昂贵”；

文献

1.《C++标准库》第二版；