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C++中的std::funture和std::promise实例详解

2024-05-20 11:57:58 作者：vegetablesssss

在线程池中获取线程执行函数的返回值时,通常使用 std::future 而不是 std::promise 来传递返回值,这篇文章主要介绍了C++中的std::funture和std::promise实例详解,需要的朋友可以参考下

std::funture和std::promise

#include <iostream>
#include <thread>
#include <future>
void calculateResult(std::promise<int>& promiseObj) {
	// 模拟耗时计算
	std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
	// 设置结果到 promise 中
	promiseObj.set_value(42);
}
int main() {
	// 创建一个 promise 对象
	std::promise<int> promiseObj;
	// 获取与 promise 关联的 future
	std::future<int> futureObj = promiseObj.get_future();
	// 启动一个新的线程执行计算
	std::thread workerThread(calculateResult, std::ref(promiseObj));
	// 在主线程中等待任务完成，并获取结果
	int result = futureObj.get();
	std::cout << "Result: " << result << std::endl;
	// 等待工作线程结束
	workerThread.join();
	return 0;
}

使用future和promise可以获取到线程执行函数的结果，类似C#实现

#include <iostream>
#include <thread>
#include <future>
#include <vector>
#include <functional>
#include <queue>
class ThreadPool {
public:
    explicit ThreadPool(size_t numThreads) : stop(false) {
        for (size_t i = 0; i < numThreads; ++i) {
            threads.emplace_back([this] {
                while (true) {
                    std::function<void()> task;
                    {
                        std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);
                        condition.wait(lock, [this] { return stop || !tasks.empty(); });
                        if (stop && tasks.empty()) {
                            return;
                        }
                        task = std::move(tasks.front());
                        tasks.pop();
                    }
                    task();
                }
                });
        }
    }
    ~ThreadPool() {
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);
            stop = true;
        }
        condition.notify_all();
        for (std::thread& thread : threads) {
            thread.join();
        }
    }
    template <class F, class... Args>
    auto enqueue(F&& f, Args&&... args) -> std::future<typename std::result_of<F(Args...)>::type> {
        using return_type = typename std::result_of<F(Args...)>::type;
        auto task = std::make_shared<std::packaged_task<return_type()>>(
            std::bind(std::forward<F>(f), std::forward<Args>(args)...)
        );
        std::future<return_type> result = task->get_future();
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);
            if (stop) {
                throw std::runtime_error("enqueue on stopped ThreadPool");
            }
            tasks.emplace([task]() { (*task)(); });
        }
        condition.notify_one();
        return result;
    }
private:
    std::vector<std::thread> threads;
    std::queue<std::function<void()>> tasks;
    std::mutex mutex;
    std::condition_variable condition;
    bool stop;
};
int calculateResult() {
    // 模拟耗时计算
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
    return 42;
}
int main() {
    ThreadPool pool(4);
    std::future<int> futureObj = pool.enqueue(calculateResult);
    int result = futureObj.get();
    std::cout << "Result: " << result << std::endl;
    return 0;
}

在线程池中获取线程执行函数的返回值时，通常使用 std::future 而不是 std::promise 来传递返回值。这是因为线程池内部已经管理了任务的执行和结果的传递，你只需要将任务提交给线程池，并使用 std::future 来获取结果。

线程池内部一般会使用一个任务队列来存储待执行的任务，并使用一个线程池管理器来调度任务的执行。当你向线程池提交任务时，线程池会选择一个空闲的线程来执行任务，并将结果存储在与任务关联的 std::future 对象中。

扩展：C# 异步

首先说几个关键词：

async：修饰方法，表明该方法是异步的
Task：异步任务，可以作为异步方法的返回值
await：等待异步方法执行完成，只能在异步方法中使用
TaskCompletionSource：可通过SetResult方法来设置异步的结果

using System;
using System.Threading.Tasks;
class Program
{
    static async void AsyncMethod()
    {
        await Task.Run(() =>
        {
            Console.WriteLine("耗时操作");
        });
        await AsyncTaskCompletion();
    }
    static async Task<int> AsyncTaskCompletion()
    {
        Console.WriteLine("AsyncTaskCompletion Start");
        TaskCompletionSource<int> tcs = new TaskCompletionSource<int>();
        // 模拟异步操作
        await Task.Delay(3000).ContinueWith(task =>
        {
            if (task.Exception != null)
            {
                tcs.SetException(task.Exception);
            }
            else
            {
                // 设置异步操作的结果
                tcs.SetResult(42);
            }
        });
        Console.WriteLine("AsyncTaskCompletion END");
        return await tcs.Task;
    }
    static void Main()
    {
        Console.WriteLine("Main Start");
        AsyncMethod(); 
        Console.WriteLine("Main END");
        Console.ReadLine();
    }
}

main方法中执行一个返回值为空的异步方法AsyncMethod，在AsyncMethod可以执行各种耗时操作而不影响main方法执行。
在AsyncTaskCompletion方法中等待tcs.SetResult方法执行后才会返回，可用于在回调函数中设置结果。

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C++中的std::funture和std::promise实例详解

std::funture和std::promise

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