Future in C++11

• 1. async, future, shared_future
• 2. promise, packaged_task
• 3. 参考

c++11定义了一个future模块，其中比较关键的几个概念是

• async
• future, shared_future
• promise, packaged_task

本文不会对这些接口的详细用法做解释（cppreference讲得足够清楚了）

本文只介绍本人对这个模块的一点理解

1. async, future, shared_future

首先通过一个例子快速理解一下什么是future

#include <future>
#include <vector>
#include <iostream>

int32_t ReduceSum(int32_t n, const int32_t* x) {
  int32_t sum = 0;
  for (int32_t i = 0; i < n; ++i) {
    sum += x[i];
  }
}

int32_t ParallelReduceSum(int32_t n, const int32_t* x) {
  if (n == 0) { return 0; }
  if (n == 1) { return *x; }
  std::future<int32_t> left = std::async(ParallelReduceSum, n / 2, x);
  std::future<int32_t> right = std::async(ParallelReduceSum, n - n / 2, x + n / 2);
  return left.get() + right.get();
}

int main() {
  std::vector<int32_t> x(1000, 1);
  std::cout << ReduceSum(x.size(), x.data()) << std::endl;
  std::cout << ParallelReduceSum(x.size(), x.data()) << std::endl;
  return 0;
}

上面的代码里, ReduceSum函数实现了简单的求和功能

而ParallelReduceSum实现了一样的功能，并且利用了多核加速

每次将求和任务拆分成两个更小的子任务，分别交给不同的线程（通过async函数）

再将两个子任务的结果取回（通过future.get）并相加，得到结果然后返回

值得注意的是

• 假如调用get时，子任务没有完成，那么当前线程会阻塞等待
• async并不一定会创建线程来执行子任务（当然也提供了选项强制创建线程），也有可能什么都不干。这种情况下，当有线程调用future.get时，由那个线程来执行子任务。当然，只会在第一次时会做一次计算，后面的get都是直接得到结果的。

通过这个例子，可以看出，future是对异步操作的结果的抽象

而async接口则比较像带返回值的thread接口

标准里还定义了一个shared_future, 主要是因为future本身是不能拷贝的，导致只有一个线程能够获得future对象，也就只有一个线程能得到结果(future.get)，shared_future就是可以拷贝的future。

2. promise, packaged_task

async的异步是由于async内部创建的线程，这个线程不是我们能管理的。

但有时候我们希望使用自己管理的线程（比如自己的线程池里的线程）来做事情，同时又想使用future

这时候就需要用到promise和packaged_task了

promise存储了一个变量（异步操作的结果），并提供了两个关键的方法

• get_future，这个方法一般由需要读结果的线程调用，得到future，从而可以通过future.get得到异步操作的结果
• set_value，这个方法则是由异步工作线程调用，设置异步操作的结果

packaged_task存储了一个callable target，并提供了两个关键的方法

• get_future，这个和promise一样
• operator()，这个方法也是由异步工作线程调用，只是不像promise是简单的设个值，这里是执行一个定制的函数

可以看出，packaged_task是高配版promise

3. 参考

• http://en.cppreference.com/w/cpp/thread