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[C++11 併發程式設計] 15 承諾promise

假設有一個應用程式應用程式用於處理大量的網路連線,通常我們會為每一個連線建立單獨的處理執行緒。當執行緒數量較少時,這樣是可行的,但是隨著連線數量的增加,大量的執行緒需要消耗大量的系統資源。這樣,使用較少的執行緒,每個執行緒處理多個連線更為合適。

std::promise<T>提供了一個設定值的機制(型別T),通過與之關聯的期望物件可以獲取到被設定的值。std::promise/std::future一起配合,等待執行緒可以阻塞在期望上,實現承諾的執行緒可以使用promise物件來設定值,使得期望被滿足。

如下是一個使用promise的簡單示例,主執行緒建立一個promise,將於promise關聯的期望交給新的執行緒th1。新執行緒等待從期望獲取資料,主執行緒通過promise向期望設定值。

// promise example
#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();
  std::cout << "value: " << x << '\n';
}

int main ()
{
  std::promise<int> prom;                      // 建立承諾 

  std::future<int> fut = prom.get_future();    // 獲取期望 

  std::thread th1 (print_int, std::ref(fut));  // 將期望交給一個新的執行緒 

  prom.set_value (10);                         // 履行承諾 
                                               // 與對期望的get()操作同步 
  th1.join();
  return 0;
}

程式執行結果如下:

value: 10

另一個例子則是處理多個網路連結,使用std::promise<bool>/std::future<bool>對來標示成功傳送了一塊資料。於期望關聯的是一個表示成功或失敗的標誌。對於接收到的網路包,與期望關聯的則是收到的資料。

#include <future>
void process_connections(connection_set& connections)
{
    // 迴圈直到done()返回true
    while(!done(connections))
    {
        // 迴圈檢查每一個連線
        for(connection_iterator
                connection=connections.begin(),end=connections.end();
            connection!=end;
            ++connection)
        {
            // 如果有輸入資料
            if(connection->has_incoming_data())
            {
                data_packet data=connection->incoming();
                // 通過資料的id獲得對應的promise
                std::promise<payload_type>& p=
                    connection->get_promise(data.id);
                // 將資料設定給promise
                p.set_value(data.payload);
            }
            // 如果有輸出資料
            if(connection->has_outgoing_data())
            {
                outgoing_packet data=
                    connection->top_of_outgoing_queue();
                connection->send(data.payload);
                // 從輸出佇列中獲取資料並通過連線進行傳送
                // 傳送完畢則設定promise的值為true以表明傳送成功
                data.promise.set_value(true);
            }
        }
    }
}
到現在為止,我們看到的程式碼都忽略了異常。有些時候,由於磁碟滿了,資料沒找到,網路問題都有可能在某個執行緒執行操作時,導致函式呼叫直接返回帶有異常的錯誤,C++標準庫提供了一個機制在這些情況下處理異常,可以將異常存放在相關結果中返回給等待結果的執行緒。下一節,我們將看到如何通過期望來傳遞異常。