Thread Learning

Thread/Async-Future.md

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+哈哈，好的，你现在已经把 **线程、互斥、原子**都啃完了，剩下的就是 **“有返回值的并发”**——也就是 `<future>` / `<async>` 的领域了。
+我给你整理一份 **速查表+说明**，保证看完就能用。
+
+---
+
+# 一、`std::async` 基本概念
+
+> **作用**：开启一个任务，并且自动管理线程，可以**拿返回值**。
+> 它本质是“带未来值的线程”。
+
+### 1️⃣ 基本用法
+
+```cpp
+#include <future>
+#include <iostream>
+using namespace std;
+
+int work(int x) { return x * x; }
+
+int main() {
+    future<int> f = async(work, 5);
+    int result = f.get(); // 阻塞直到返回值就绪
+    cout << result << endl; // 25
+}
+```
+
+### 参数详解
+
+```cpp
+async(launch::policy policy, Callable f, Args... args)
+```
+
+* `policy` 可选：
+
+  * `launch::async` → 必在新线程运行
+  * `launch::deferred` → 等到调用 `get()` 才执行（懒加载）
+  * 可以用 `|` 混合
+* `f` → 函数或 lambda
+* `args...` → 参数
+
+### 返回值
+
+* `std::future<R>`
+* `get()` 得到实际返回值
+* 阻塞直到任务完成
+* 调用一次 `get()` 后 future 失效
+
+---
+
+# 二、`std::future` 基本操作
+
+| 函数                       | 作用       | 返回值             |
+| ------------------------ | -------- | --------------- |
+| `get()`                  | 阻塞等待结果   | `R`             |
+| `wait()`                 | 阻塞直到准备好  | void            |
+| `wait_for(duration)`     | 阻塞指定时间   | `future_status` |
+| `wait_until(time_point)` | 阻塞到指定时间点 | `future_status` |
+| `valid()`                | 是否有有效任务  | bool            |
+
+`future_status` 枚举：
+
+```cpp
+std::future_status::ready   // 已就绪
+std::future_status::timeout // 超时
+std::future_status::deferred // 延迟执行
+```
+
+---
+
+# 三、`std::promise`（future 的搭档）
+
+> **作用**：手动给 future 设置值
+
+```cpp
+#include <future>
+
+std::promise<int> p;
+std::future<int> f = p.get_future();
+
+// 子线程
+std::thread([&p](){
+    p.set_value(42);
+}).detach();
+
+// 主线程
+int val = f.get(); // 42
+```
+
+### 关键点
+
+* `set_value()` → 给 future 赋值
+* `set_exception()` → 把异常传给 future
+* `get_future()` → 得到与 promise 绑定的 future
+
+---
+
+# 四、组合 async + future + lambda（最常用）
+
+```cpp
+auto f = async([](int x){ return x*2; }, 10);
+cout << f.get(); // 20
+```
+
+* 不用手动管理线程
+* 可以拿返回值
+* 自动 join / 管理
+
+---
+
+# 五、等待与超时（高级）
+
+```cpp
+future<int> f = async(work, 5);
+if(f.wait_for(500ms) == future_status::ready) {
+    cout << f.get() << endl;
+} else {
+    cout << "还没完成" << endl;
+}
+```
+
+* 非阻塞方式获取结果
+* 用于并行计算 + 超时控制
+
+---
+
+# 六、`future` 全家桶速查表
+
+| 类型 / 函数                  | 作用            | 返回值           |
+| ------------------------ | ------------- | ------------- |
+| `std::future<T>`         | 保存异步任务结果      | —             |
+| `get()`                  | 阻塞获取结果        | `T`           |
+| `wait()`                 | 阻塞直到就绪        | void          |
+| `wait_for(duration)`     | 阻塞指定时间        | future_status |
+| `wait_until(time_point)` | 阻塞到指定时间点      | future_status |
+| `valid()`                | 是否有效          | bool          |
+| `std::promise<T>`        | 手动设置 future 值 | —             |
+| `set_value()`            | 设置值           | void          |
+| `set_exception()`        | 设置异常          | void          |
+| `get_future()`           | 获取 future     | future<T>     |
+| `std::async()`           | 开启任务          | future<T>     |
+
+---
+
+# 七、使用建议
+
+1️⃣ **如果需要返回值 → 用 async 或 promise/future**
+2️⃣ **不用 async 就直接 thread + mutex/atomic → 仅做“干活”**
+3️⃣ **async + lambda 最简洁**，避免手动 join / detach
+4️⃣ **多线程大计算 → future + async + wait_for**，保证不会死锁
+
+---
+
+# 八、示例：多线程计算 + 获取返回值
+
+```cpp
+#include <future>
+#include <vector>
+#include <iostream>
+using namespace std;
+
+int work(int x){ return x*x; }
+
+int main(){
+    vector<future<int>> tasks;
+    for(int i=1; i<=4; i++){
+        tasks.push_back(async(work, i));
+    }
+    for(auto &f: tasks){
+        cout << f.get() << " ";
+    }
+    cout << endl;
+}
+```
+
+输出：`1 4 9 16`（顺序可能一样也可能不同）
+
+---
+
+总结一句话：
+
+> **thread → 干活**
+> **mutex/atomic → 防抢/快抢**
+> **future/async → 干活 + 拿结果**
+> **promise → 未来值的手动操控**
+
+---
+
+我可以帮你 **把之前的“拷贝大文件”项目升级成 async + future 版本**，实现 **多线程拷贝 + 返回每个块的字节数 + 进度统计**，让你真正把线程+future全套用起来。
+
+你想试吗？