使用C++的future、promise和条件变量。 |21xrx.com

使用C++的future、promise和条件变量。

2023-07-09 09:20:51 深夜i -- --

C++ Future Promise 条件变量多线程编程

C++是一种面向对象的编程语言，它提供了很多强大的特性，如多线程和并发编程等。其中，future、promise和条件变量是C++中常用的并发编程工具，它们可以帮助我们实现并发编程。在本文中，我们将会学习这些并发编程工具的基本用法和实现原理。

Future是一种异步操作的结果，它可以用于获取异步操作的结果，也可以用于等待异步操作的完成。在C++中，future有两种类型，一种是std::future，另一种是std::shared_future。std::future只能从一个线程中访问，而std::shared_future可以从多个线程中访问。在使用std::future时，我们需要首先创建一个异步任务，然后获取其结果。例如：


#include <iostream>
#include <future>
int main()
{
  std::future<int> fut = std::async([]() return 42; );
  int result = fut.get();
  std::cout << result << std::endl;
  return 0;
}

在上面的代码中，我们使用std::async创建了一个异步任务，任务的返回值是42。然后，我们通过fut.get()获取异步任务的结果，并将结果打印到控制台上。

Promise是一种用于传递异步操作结果的工具，它可以将异步任务的结果传递给future。在C++中，promise有两种类型，一种是std::promise，另一种是std::shared_promise。std::promise只能传递一个值，而std::shared_promise可以传递多个值。在使用promise时，我们需要首先创建一个promise对象，然后将其与future关联起来。例如：


#include <iostream>
#include <future>
int main()
{
  std::promise<int> prom;
  std::future<int> fut = prom.get_future();
  std::thread t([](std::promise<int>& prom) { prom.set_value(42); }, std::ref(prom));
  int result = fut.get();
  std::cout << result << std::endl;
  t.join();
  return 0;
}

在上面的代码中，我们首先创建了一个promise对象和一个future对象，然后将它们关联起来。接着，我们创建了一个新的线程，该线程会将值42传递给promise对象。最后，我们通过fut.get()获取异步任务的结果，并将结果打印到控制台上。

条件变量是一种用于线程之间通信的工具，它允许一个线程等待另一个线程发出信号。在C++中，条件变量通常与互斥锁一起使用。例如：


#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool ready = false;
void worker_thread()
{
  std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
  while (!ready) {
    cv.wait(lock);
  }
  std::cout << "Worker thread is running!" << std::endl;
}
int main()
{
  std::thread t(worker_thread);
  {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
    ready = true;
  }
  cv.notify_one();
  t.join();
  return 0;
}

在上面的代码中，我们首先创建了一个互斥锁和一个条件变量。然后，我们创建了一个工作线程，在工作线程中我们首先获得互斥锁，然后等待条件变量。在主线程中，我们首先通过锁来修改ready变量的值，然后通过条件变量发送一个信号，通知工作线程可以开始工作了。最后，我们等待工作线程的结束，并发出join操作。

总之，future、promise和条件变量是C++中常用的并发编程工具，它们可以帮助我们实现异步编程和线程之间的通信。在使用它们时，我们需要注意线程安全和数据同步的问题，并合理选择合适的并发编程工具来满足我们的需求。

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