C++11 std::future and std::promise
在許多時(shí)候，我們會(huì)有這樣的需求——即我們想要得到線程返回的值。
但是在C++11 多線程中我們注意到，std::thread對(duì)象會(huì)忽略頂層函數(shù)的返回值。
那問(wèn)題來(lái)了，我們要怎么獲得線程的返回值呢？

我們通過(guò)一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)需求。

假設(shè)我們的app會(huì)創(chuàng)建一個(gè)線程來(lái)壓縮一個(gè)文件夾，該線程在壓縮完文件夾后會(huì)返回壓縮文件 *.zip 和這個(gè)zip文件的大小，我們現(xiàn)在就想獲得這個(gè)線程的返回值。

有兩種方法可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)需求：

1. 傳統(tǒng)的方法：在線程間共享指針

傳遞一個(gè)指針給壓縮文件的線程，表示壓縮文件的線程將會(huì)把值寫(xiě)入指針指向的內(nèi)存空間。此時(shí)主線程將用條件變量等待值被寫(xiě)入，當(dāng)壓縮文件線程把值寫(xiě)入指針指定的內(nèi)存后，將喚醒(signal)條件變量，然后主線程將被喚醒，然后從指針指向的內(nèi)存中獲取返回值。

為了實(shí)現(xiàn)獲取一個(gè)返回值的需求，使用傳統(tǒng)的方法，我們需要條件變量(condition variable), 互斥量(mutex)，和指針三個(gè)對(duì)象。
如果假設(shè)，我們需要獲得壓縮線程里三個(gè)返回值，情況會(huì)變得更加復(fù)雜。

那std::future就是來(lái)簡(jiǎn)化這個(gè)編程過(guò)程的

2. C++11的方法：使用std::future和std::promise

人如其名，std::future和std::promise對(duì)象就和他們的名字一樣。這兩個(gè)類(lèi)在獲取程序返回值的時(shí)候需要配合使用

std::future，是一個(gè)類(lèi)模板，它存儲(chǔ)著一個(gè)未來(lái)的值。
那問(wèn)題來(lái)了，未來(lái)的值是什么鬼？

實(shí)際上一個(gè)std::future對(duì)象里存儲(chǔ)著一個(gè)在未來(lái)會(huì)被賦值的變量，這個(gè)變量可以通過(guò)std::future提供的成員函數(shù)std::future::get()來(lái)得到。如果在這個(gè)變量被賦值之前就有別的線程試圖通過(guò)std::future::get()獲取這個(gè)變量，那么這個(gè)線程將會(huì)被阻塞到這個(gè)變量可以獲取為止。

std::promise同樣也是一個(gè)類(lèi)模板，它的對(duì)象承諾會(huì)在未來(lái)設(shè)置變量(這個(gè)變量也就是std::future中的變量)。每一個(gè)std::promise對(duì)象都有一個(gè)與之關(guān)聯(lián)的std::future對(duì)象。當(dāng)std::promise設(shè)置值的時(shí)候，這個(gè)值就會(huì)賦給std::future中的對(duì)象了。

我們一步一步來(lái)看一下如何做

在主線程中創(chuàng)建std::promise對(duì)象

std::promise<int> promiseObj;

上面定義的promise對(duì)象還沒(méi)有任何關(guān)聯(lián)的值。但是它承諾某個(gè)線程將會(huì)設(shè)置與其關(guān)聯(lián)的值，并且，當(dāng)值被設(shè)置以后，可以通過(guò)與promise關(guān)聯(lián)的std::future對(duì)象來(lái)獲取該值。

假設(shè)我們的主線程將創(chuàng)建的std::promise對(duì)象傳遞給了壓縮線程，那主線程要怎么知道壓縮線程已經(jīng)設(shè)置好了值呢？
答案就是使用 std::future對(duì)象

// main thread
std::future<int> futureObj = promiseObj.get_future();
int val = futureObj.get();

// compression thread
promiseObj.set_value(45);

在compression thread未執(zhí)行set_value()時(shí)，如果主線程調(diào)用了futureObj.get()，那么主線程將會(huì)被阻塞。

看整個(gè)時(shí)序圖：

最終代碼

#include<iostream>  //std::cout std::endl
#include<thread>   //std::thread
#include<future>   //std::future std::promise
#include<utility>   //std::ref
#include<chrono>   //std::chrono::seconds

void initiazer(std::promise<int> &promiseObj){
  std::cout << "Inside thread: " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
  std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
  promiseObj.set_value(35);
}

int main(){
  std::promise<int> promiseObj;
  std::future<int> futureObj = promiseObj.get_future();
  std::thread th(initiazer, std::ref(promiseObj));
  
  std::cout << futureObj.get() << std::endl;

  th.join();
  return 0;
}

本文參考于C++11 Multithreading – Part 8: std::future , std::promise and Returning values from Thread,并做了適當(dāng)修改

最新評(píng)論