我们什么时候需要 std::shared_future 而不是 std::future 来进行线程间同步？

Question

我尝试测试std::shared_future如何在不同线程之间共享，因为这些线程都调用其wait() function，并在其signal被调用后唤醒。 如下：

#include <iostream>
#include <future>
using namespace std;
int main() {
    promise<void> p, p1, p2;
    auto sf = p.get_future().share(); // This line
    auto f1 = [&]() {
        p1.set_value();
        sf.wait();
        return 1;
    };
    auto f2 = [&]() {
        p2.set_value();
        sf.wait();
        return 2;
    };
    auto ret1 = async(launch::async, f1);
    auto ret2 = async(launch::async, f2);
    p1.get_future().wait();
    p2.get_future().wait();
    p.set_value();
    cout << ret1.get() << ", " << ret2.get();
    return 0;
}

该程序打印1, 2并且工作正常。

然后我改变了auto sf = p.get_future().share();这行进入auto sf = p.get_future()使用 oridinay future object，而不是shared版本，编译并运行。 我得到了相同的结果：虽然我预计对于非共享版本，只有 1 个线程将成功wait并返回，而其他线程将挂起。 但似乎程序仍然运行正常。

所以我的问题是：我们什么时候需要使用std::shared_future而不是std::future ？ 或者它只是一个像std::shared_ptr的 object，作为std::future的简单包装，以便它可以传递？

我的意思是，在任何情况下，非共享的未来都不能满足需求或场景。 你能帮忙解释一下吗？

Answer 1

shared_future的“共享”部分不是等待而是获取。

我预计对于非共享版本，只有 1 个线程会成功等待并返回，而其他线程会挂起。

不，这是完全安全的，您可以从任意数量的线程中等待未来（它是一个 const 成员，因此是线程安全的），并且在设置结果时都必须解除阻塞。 但请注意，在有人调用get()之后不能调用wait() ) 。

不同之处在于您如何获得结果。 请记住， std::future代表由std::promise设置的未来结果。

• std::future::get()按值返回。 它只能被调用一次，因此只能从一个线程调用。
• std::shared_future::get()返回一个常量引用。 它可以从多个线程中多次调用。 当然要小心底层 object 的线程安全——它的方法是否真的是线程安全的。

此外，可以克隆std::shared_future shared_future 并且多个此类对象可以引用单个共享 state，即链接到单个承诺的 object。 只要某些未来/承诺指向它，共享的 state 就存在，例如std::shared_ptr<State> 。

在您的情况下，您稍微滥用了std::shared_future sf ，等待结果的每个线程都应该获得自己的克隆。 这样，它的生命周期是安全的。 设想的工作流程是：

• std::promise被创建，[第一个] future是从中获得的。
• promise给生产者，消费者不知道。
• 未来被赋予[每个]消费者[可以克隆它并在必要时传递它]。

我的意思是在任何情况下非共享未来都不能满足需求或场景。 你能帮忙解释一下吗？

有两个消费者线程，都在等待结果。 std::future将需要一个线程调用get并以某种方式与另一个线程共享该结果。 尽管两者都可以调用wait() 。 另一方面， std::shared_future允许两者都“查看”结果，因为它是 const。 是的，如果需要传递结果，则必须复制结果，但无论如何这是不可避免的。

Answer 2

std::shared_future 的一份副本不能从不同的线程使用，除了复制。 每个线程都有自己的 std::shared_future 副本是必要的。

https://en.cppreference.com/w/cpp/thread/shared_future

如果每个线程都通过自己的 shared_future object 副本访问同一个共享 state，那么它是安全的。