C++并发编程：future和promise的使用

并发编程是指多个任务或操作同时进行的编程方式，通过合理的任务划分和调度提高程序的性能。future 和 promise 是 C++ 标准库中用于实现异步编程的工具，用于在多个线程之间传递和共享结果。future 和 promise 的作用是实现线程之间的数据通信和同步，允许一个线程设置值并让另一个线程获取该值。可以使用 std::promise 模板类创建一个 promise 对象，并通过调用 getfuture() 获取与该 promise 对象关联的 future 对象。使用 setvalue() 方法可以设置 promise 对象的值，并通过 get() 方法获取 future 对象的值（会阻塞当前线程）。future 对象的值只能被获取一次，并且可以通过 valid() 方法判断其值是否可用或通过 waitfor()/waituntil() 方法检查其状态。一旦设置就不可更改，并且不能被取消；可以通过 try-catch 块捕获异常并调用 std::future::get() 获取异常信息。两者可以在不同线程间传递共享，并且适用于处理多线程之间的结果传递与等待情况；多个 future 对象可以通过调用 wait_for() 或相关函数等待多个结果并根据处理逻辑进行操作；一旦关联关系建立就无法解除，并且程序员需自行管理对象生命周期以确保有效性并及时释放资源。

简述什么是并发编程？

答案：

并发编程是指多个任务与操作同步进行的一种编程方式，在合理划分任务并有效调度的基础上能够显著提升程序的性能指标和处理效率

2. 什么是future和promise？

答案：

Two C++ standard library constructs, known as future and promise, are essential tools for asynchronous programming. They utilize futures and promises to exchange and share results between multiple threads.

3. future和promise的作用是什么？

答案：

future和promise的功能是负责处理不同线程之间数据传输以及同步问题，在这种机制下,一个线程可以通过设置特定的数值来影响其他相关联的线程,从而实现信息的有效传递

4. 如何创建一个promise对象？

答案：

通过该类模板std::promise<T>能够生成一个Promise实例。其中T代表的结果类型决定了功能和行为。

5. 如何获取promise对象的future对象？

答案：

通过执行get_future()成员函数能够获取与其相关联的future。

6. 如何设置promise对象的值？

答案：

可以使用promise对象的set_value()成员函数来设置promise对象的值。

7. 如何获取future对象的值？

答案：

可以通过调用future实例的get()静态方法来取得其关联的值。只有当相关值可被读取时才会暂停当前任务。

8. future对象的值可以被多次获取吗？

答案：

该future对象仅限于被访问一次，在此之后将导致异常返回或返回无效值。

9. 如何判断future对象的值是否可用？

答案：

通过调用future对象的valid()成员函数,我们可以验证其有效性

10. 如何检查future对象的状态？

答案：

调用future对象中的wait_for()或wait_until()成员函数来查询其状态，并以指定的时间间隔持续执行任务并等待其完成，并可选地设置超时时间以处理长时间未完成的任务。

11. future对象的值可以被取消吗？

答案：

future对象的值不能被取消，一旦设置就不可更改。

12. 如何处理future对象的异常？

答案：

通过使用try-catch块可以在future对象发生异常时进行捕捉，并且可以通过调用std::future::get()函数来获取相关的异常信息。

13. future对象和promise对象是否可以跨线程传递？

答案：

是的，future对象和promise对象可以在不同的线程之间传递和共享。

14. future对象的值是如何传递给promise对象的？

答案：

future对象的值是通过promise对象的set_value()成员函数传递的。

15. future对象的值可以是任意类型吗？

答案：

future对象的值可以是任意类型，只要满足可复制和可移动的要求。

16. promise对象的值可以被多个future对象获取吗？

答案：

不可以，promise对象的值只能被一个future对象获取。

17. future和promise适用于哪些并发场景？

答案：

future和promise可用于在多线程环境中传递结果，并可在执行完相关同步操作后进行相应的等待任务。

任务完成的并发场景。

18. 如何处理多个future对象的结果？

答案：

通过采用std::future::wait_for()或std::future::wait_until()函数组来等待一组未来对象的结果，并根据其完成情况进行相应的处理。

19. future对象和promise对象之间的关联可以解除吗？

答案：

一旦future和promise对象建立了联系，则这种联系将无法解除。

20. future对象和promise对象的生命周期是如何管理的？

答案：

未来对象和Promise对象的生命周期可通过程序员进行管理以实现资源的有效利用，在停止使用后及时回收资源。