前面兩講《C++11 併發指南二(std::thread 詳解)》，《C++11 併發指南三(std::mutex 詳解)》分別介紹了 std::thread 和 std::mutex，相信讀者對 C++11 中的多執行緒程式設計有了一個最基本的認識，本文將介紹 C++11 標準中 <future> 標頭檔案裡面的類和相關函式。

<future> 標頭檔案中包含了以下幾個類和函式：

• Providers 類：std::promise, std::package_task
• Futures 類：std::future, shared_future.
• Providers 函式：std::async()
• 其他型別：std::future_error, std::future_errc, std::future_status, std::launch.

std::promise 類介紹

promise 物件可以儲存某一型別 T 的值，該值可被 future 物件讀取（可能在另外一個執行緒中），因此 promise 也提供了一種執行緒同步的手段。在 promise 物件構造時可以和一個共享狀態（通常是std::future）相關聯，並可以在相關聯的共享狀態(std::future)上儲存一個型別為 T 的值。

可以通過 get_future 來獲取與該 promise 物件相關聯的 future 物件，呼叫該函式之後，兩個物件共享相同的共享狀態(shared state)

• promise 物件是非同步 Provider，它可以在某一時刻設定共享狀態的值。
• future 物件可以非同步返回共享狀態的值，或者在必要的情況下阻塞呼叫者並等待共享狀態標誌變為 ready，然後才能獲取共享狀態的值。

下面以一個簡單的例子來說明上述關係

#include <iostream>       // std::cout
#include <functional>     // std::ref
#include <thread>         // std::thread
#include <future>         //
 
 std::promise, std::future

void print_int(std::future<int>& fut) {
    int x = fut.get(); // 獲取共享狀態的值.
    std::cout << "value: " << x << '\n'; // 列印 value: 10.
}

int main ()
{
    std::promise<int> prom; // 生成一個 std::promise<int> 物件.
    std::future<int> fut = prom.get_future(); // 和 future 關聯.
    std::thread t(print_int, std::ref(fut)); // 將 future 交給另外一個執行緒t.
    prom.set_value(10); // 設定共享狀態的值, 此處和執行緒t保持同步.
    t.join();
    return 0;
}

std::promise 建構函式

promise();

template <class Alloc> promise (allocator_arg_t aa, const Alloc& alloc);

promise (const promise&) = delete;

promise (promise&& x) noexcept;

1. 預設建構函式，初始化一個空的共享狀態。
2. 帶自定義記憶體分配器的建構函式，與預設建構函式類似，但是使用自定義分配器來分配共享狀態。
3. 拷貝建構函式，被禁用。
4. 移動建構函式。

另外，std::promise 的 operator= 沒有拷貝語義，即 std::promise 普通的賦值操作被禁用，operator= 只有 move 語義，所以 std::promise 物件是禁止拷貝的。

例子:

#include <iostream>       // std::cout
#include <thread>         // std::thread
#include <future>         // std::promise, std::future

std::promise<int> prom;

void print_global_promise () {
    std::future<int> fut = prom.get_future();
    int x = fut.get();
    std::cout << "value: " << x << '\n';
}

int main ()
{
    std::thread th1(print_global_promise);
    prom.set_value(10);
    th1.join();

    prom = std::promise<int>();    // prom 被move賦值為一個新的 promise 物件.

    std::thread th2 (print_global_promise);
    prom.set_value (20);
    th2.join();

  return 0;
}

 std::promise::get_future 介紹

該函式返回一個與 promise 共享狀態相關聯的 future 。返回的 future 物件可以訪問由 promise 物件設定在共享狀態上的值或者某個異常物件。只能從 promise 共享狀態獲取一個 future 物件。在呼叫該函式之後，promise 物件通常會在某個時間點準備好(設定一個值或者一個異常物件)，如果不設定值或者異常，promise 物件在析構時會自動地設定一個 future_error 異常(broken_promise)來設定其自身的準備狀態。上面的例子中已經提到了 get_future，此處不再重複。

std::promise::set_value 介紹

void set_value (const T& val);
void set_value (T&& val);

void promise<R&>::set_value (R& val);   // when T is a reference type (R&)
void promise<void>::set_value (void);   // when T is void

設定共享狀態的值，此後 promise 的共享狀態標誌變為 ready.

 std::promise::set_exception 介紹

為 promise 設定異常，此後 promise 的共享狀態變標誌變為 ready，例子如下，執行緒1從終端接收一個整數，執行緒2將該整數打印出來，如果執行緒1接收一個非整數，則為 promise 設定一個異常(failbit) ，執行緒2 在std::future::get 是丟擲該異常。

#include <iostream>       // std::cin, std::cout, std::ios
#include <functional>     // std::ref
#include <thread>         // std::thread
#include <future>         // std::promise, std::future
#include <exception>      // std::exception, std::current_exception

void get_int(std::promise<int>& prom) {
    int x;
    std::cout << "Please, enter an integer value: ";
    std::cin.exceptions (std::ios::failbit);   // throw on failbit
    try {
        std::cin >> x;                         // sets failbit if input is not int
        prom.set_value(x);
    } catch (std::exception&) {
        prom.set_exception(std::current_exception());
    }
}

void print_int(std::future<int>& fut) {
    try {
        int x = fut.get();
        std::cout << "value: " << x << '\n';
    } catch (std::exception& e) {
        std::cout << "[exception caught: " << e.what() << "]\n";
    }
}

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

    std::thread th1(get_int, std::ref(prom));
    std::thread th2(print_int, std::ref(fut));

    th1.join();
    th2.join();
    return 0;
}

std::promise::set_value_at_thread_exit 介紹

設定共享狀態的值，但是不將共享狀態的標誌設定為 ready，當執行緒退出時該 promise 物件會自動設定為 ready。如果某個 std::future 物件與該 promise 物件的共享狀態相關聯，並且該 future 正在呼叫 get，則呼叫 get 的執行緒會被阻塞，當執行緒退出時，呼叫 future::get 的執行緒解除阻塞，同時 get 返回 set_value_at_thread_exit 所設定的值。注意，該函式已經設定了 promise 共享狀態的值，如果線上程結束之前有其他設定或者修改共享狀態的值的操作，則會丟擲 future_error( promise_already_satisfied )。

std::promise::swap 介紹

交換 promise 的共享狀態。