C++什么是std::shared_future和std::promise

std::shared_future 和 std::promise 是 C++11 标准库中引入的两个类，它们用于异步编程和并发编程，特别是在多线程环境中。

std::promise

std::promise 是一个可以在某个线程中存储一个值或异常的对象，以便稍后在另一个线程中通过 std::future 对象进行检索。std::promise 和 std::future 通常一起使用，以实现线程间的同步和数据传递。

优势：

• 线程安全：std::promise 和 std::future 的操作是线程安全的。
• 简化并发编程：它们提供了一种相对简单的方式来处理多线程间的数据传递和同步。

类型：

• std::promise<T>：可以存储类型为 T 的值或异常。

应用场景：

• 当你需要在一个线程中计算一个值，并将这个值传递给另一个线程时。
• 当你需要在多个线程间同步状态或数据时。

std::shared_future

std::shared_future 是 std::future 的一个共享版本。与 std::future 不同，多个 std::shared_future 对象可以共享同一个异步操作的结果。当一个 std::shared_future 对象被销毁时，只要还有其他的 std::shared_future 对象引用同一个异步操作的结果，那么该结果仍然有效。

优势：

• 共享结果：允许多个对象共享同一个异步操作的结果。
• 延长结果生命周期：即使原始的 std::future 对象被销毁，只要还有 std::shared_future 对象引用结果，结果就不会被销毁。

类型：

• std::shared_future<T>：可以共享类型为 T 的值或异常。

应用场景：

• 当你需要在多个线程间共享异步操作的结果时。
• 当你需要延长异步操作结果的生命周期时。

常见问题及解决方法

问题：为什么在使用 std::promise 和 std::future 时，有时候会出现数据竞争（data race）？

原因：

• 数据竞争通常发生在多个线程同时访问和修改共享数据时，而没有适当的同步机制。

解决方法：

• 确保在使用 std::promise 和 std::future 时，遵循线程安全的编程实践。
• 使用互斥锁（如 std::mutex）或其他同步原语来保护共享数据。
• 避免在多个线程中同时修改 std::promise 或 std::future 对象的状态。

示例代码：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <future>

void compute(std::promise<int> prom) {
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1)); // 模拟耗时操作
    prom.set_value(42); // 设置值
}

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

    std::thread t(compute, std::move(prom));
    std::cout << "Waiting for result...\n";
    std::cout << "Result: " << fut.get() << '\n'; // 获取值

    t.join();
    return 0;
}

参考链接：

• std::promise - cppreference.com
• std::future - cppreference.com
• std::shared_future - cppreference.com

请注意，上述示例代码仅用于演示 std::promise 和 std::future 的基本用法，并未涉及 std::shared_future。在实际应用中，你可以根据需要使用 std::shared_future 来共享异步操作的结果。