c++ promise future 初体验

理解了 python 的 promise 和 future，顺便再看看 c++ 的。

为什么要用 promise 和 future #

此前，我们跨线程传递数据基本是使用消息队列，代码比较复杂，还要考虑线程安全问题。

future 和 promise 的作用也是在不同线程之间传递数据，代码更简洁。

promise 大概是个承诺，表示我将放数据进去，future 表示将来会有数据过来。

future #

先看看 future 是如何使用的

#include <future>
#include <iostream>
using namespace std;

int factorial(int N) {
    int res = 1;
    for (int i = N; i > 1; i--) res *= i;
    return res;
}

int main() {
    future<int> f = async(factorial, 10);
    cout << f.get() << endl;
    return 0;
}

这是一个最简单的例子，async 将启动一个线程，执行函数，把参数传入，返回一个 future 对象，表示此时我们还没有获得函数执行结果，但是可以在将来拿到。

其中 async 函数省略了第一个参数，默认是

    future<int> f = async(launch::async|launch::deferred, factorial, 10);

两个值的含义是：

• launch::async 自动创建一个线程，启动异步任务。
• launch::deferred 线程的执行就会推迟到 future.get() 方法时才会启动，如果不使用 get 或者 wait，线程直接结束。

我们可以通过 get 方法获得函数执行结果，这个方法会等待函数执行完成，然后返回函数的返回值。

注意到我们这里我们直接把 factorial 的参数 10 传进去了，如果我们目前没有这个参数，想在之后传进去，就可以使用 promise 来实现。

promise #

#include <future>
#include <iostream>
using namespace std;

int factorial(future<int>& f) {
    int res = 1;
    int N = f.get();
    for (int i = N; i > 1; i--) res *= i;
    return res;
}

int main() {
    promise<int> p;
    future<int> f = p.get_future();
    future<int> f2 = async(factorial, ref(f));
    p.set_value(10);
    cout << f2.get() << endl;
    return 0;
}

于是这里出现了两个 future：

• 第一个是和 promise 对应的，相当于管道的两端。我们承诺将来会传数据进去，然后把对应的 future （也就是管道出口）交给另一个线程。
• 第二个是 factorial 返回结果的出口，同第一个例子，我们暂时拿不到。

但这里的 ref 是什么东西？其实就是引用，这里 ref(f) 的类型相当于上面的 future<int>&。

我们知道 C++ 中本来就有引用的存在，为何 C++11 中还要引入一个 std::ref？主要是考虑函数式编程（如 std::bind）在使用时，是对参数直接拷贝，而不是引用。

再看 factorial 函数里，我们可以用 future.get() 来获得将来传过来的参数，然后再继续执行。

回到主函数，我们首先通过 promise.set_value() 把数据传过去，然后我们就可以使用 get 从第二个 future 中获得结果了。

反向思考 #

写到这里我想到一个问题，能不能用 promise 把计算结果传回来？

可以！

#include <future>
#include <iostream>
using namespace std;

void add(promise<int>& p, int a, int b) {
    p.set_value(a + b);
}

int main() {
    promise<int> p;
    future<void> f = async(add, ref(p), 114, 514);
    cout << p.get_future().get() << endl;
    return 0;
}

呐，这就是了。

这样函数没有返回值了，我们在函数返回之前用 get 拿到结果，返回的 future<void> f 也没用了，但不写编译器不开心。