否则你会像听天书一样懵。(…)
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在任何语言的多线程编程当中，必然涉及线程的同步及数据的共享，方式也有很多种。
C++ 标准库当中提供了同步及共享的方案：std::future 与 std::promise 。
头文件：
先从最基本且最原始的形式看起，std::future 与 std::promise 是互相配合使用的。
【负责访问】std::future 是一个模板类，它提供了可供访问异步执行结果的一种方式。
【负责存储】std::promise 也是一个模板类，它提供了存储异步执行的值和异常的一种方式。
先从最简单的代码入手：
以上代码和各种在你目前看来无厘头函数展示了 Print 两个线程 ID 的操作。
首先明白，std::future 负责访问，std::promise 负责存储，同时 promise 是 future 的管理者 。
进而就可以先讲简单明了的逻辑：
1，std::future 是由 std::promise 创建的 (std::async 、std::packaged_task 也可创建 future)，也是作为它的管理者。
2，std::future 也仅在创建它的 std::promise、std::async 、std::packaged_task 有效时才可用。
3，std::future 可供异步操作创建者用各种方式查询、等待、提取需要共享的值，也可以阻塞当前线程等待到异步线程提供值。
4，std::future 一个实例只能与一个异步线程相关联。多个线程则需要使用 std::shared_future。
5，std::future 的共享状态是由异步操作所使用的、且与其关联的 std::std::promise 所修改。（当然你单线程修改也行，但抬杠又有什么意义）
6，std::future 禁用了拷贝构造，但是可以进行移动(move)操作。
公共成员函数表：
名称 作用
移动 future 对象，移动！ share() 返回一个可在多个线程中共享的 std::shared_future 对象。 get() 获取值。（类型由模板类型而定） valid() 检查 future 是否处于被使用状态，也就是它被首次在首次调用
。 wait() 阻塞等待调用它的线程到共享值成功返回。
() 在规定时间内 阻塞等待调用它的线程到共享值成功返回。
() 在指定时间节点内 阻塞等待调用它的线程到共享值成功返回。
补充一些与 std::future 相关的枚举类型，参考自Microsoft Docs:
future_errc 枚举 : 为 future_error 类报告的所有错误提供符号名称。
名称 值 示意 broken_promise 0 与其关联的 std::promise 生命周期提前结束。 future_already_retrieved 1 重复调用 get() 函数。 promise_already_satisfied 2 与其关联的 std::promise 重复 set。 no_state 4 无共享状态。
future_status 枚举：为计时等待函数可返回的原因提供符号名称。
名称 值 示意 ready 0 就绪 timeout 1 等待超时 deferred 2 延迟执行(与std::async配合使用)
1，std::promise 负责存储，注意 std::promise 应当只使用一次。
2，std::promise 的统一初始化构造 “(p)” 是被禁用的，同时赋值运算符 “operator=” 作用为移动，std::promise 不可拷贝，但是可以被引用。
【注：此处应额外补充 alloc 构造函数】
3，std::promise 与 std::future 的状态相关联，它负责将共享值存入并给 std::future 访问使用，值类型也有可能是void、异常，当 std::future 端的阻塞函数接收到后，会立即解除阻塞状态。
4，std::promise 在作为使用者的异步线程当中，应当注意共享变量的生命周期、是否被 set 的问题。如果没有共享值没有被 set，而异步线程却结束，future 端会抛出异常。
5，std::promise 的 set 操作函数只能被调用一次。
6，std::promise 的 get_future() 函数只能被调用一次。
7，std::promise
公共成员函数表：
名称 作用 operator= 从另一个 std::promise 移动到当前对象。 swap() 交换移动两个 std::promise。 get_future() 获取与它关联的 std::future。 set_value() 设置值，类型由初始化时的模板类型而定。 set_value_at_thread_exit() 设置值，但是到该线程结束时才会发出通知。 set_exception() 设置异常，类型为 exception_ptr。 set_exception_at_thread_exit() 设置异常，但是到该线程结束时才会发出通知。
这个例子是一个线程获取 vector 当中的最大值并给另一个线程去 print。
在这个非常简单的例子当中可以看到通过 promise to future 做到了线程的同步与值的传递，还有异常的处理。
std::future 有个非常明显的问题，就是只能和一个 std::promise 成对绑定使用，也就意味着仅限于两个线程之间使用。
那么多个线程是否可以呢，可以！就是 std::shared_future。
它的语法是：
std::shared_future 也是一个模板类， 它的功能定位、函数接口和 std::future 一致，不同的是它允许给多个线程去使用，让多个线程去同步、共享：
是的， 你还看到了另一个奇怪的东西：std::packaged_task。(…)
std::packaged_task 的作用是包装一个可调用对象(可能是函数，也可能是lambda)去给异步线程调用，简化 promise to future 的流程。
它的语法：
是的，就像 std::function 那样。只不过它是用来给异步线程调用的：
成员函数表：
名称 作用
移动 std::packaged_task 对象，移动！
检查可调用对象是否有效。
交换移动两个 std::packaged_task。
返回具有相关联异步状态的 std::future 对象。
执行该可调用对象。 make_ready_at_thread_exit 执行该可调用对像，但是到该线程结束时才会发出通知。 reset() 重置，并清空之前的值。
将上文例子变种演示一下：
使用它需要注意的事项：
1，std::packaged_task 不能被拷贝，但是可以被移动，也可以被引用。
2，std::packaged_task 可以默认无参构造，但此时没有任何作用，执行会发生异常，valid() 值为 false。
3，std::packaged_task 的 get_future() 函数只能被调用一次。
4，std::packaged_task 绑定了可调用对象并已经运行，它的共享状态会一直持续到与它关联的 std::future 或最后一个 std::shared_future 结束为止。
5，std::packaged_task 应谨慎操作，它本身的生命周期应持续到所有与它关联的 future 结束后为止。
std::async 是一个函数模板，作用是异步运行可调用对象，最终将调用结果返回到 std::future 当中。
它的语法是：
launch 枚举:展示描述模板函数 async 的可能模式的位掩码类型
名称 值 示意 async 0 异步调用 主动 deferred 1 延迟调用 被动
这两个枚举代表什么效果呢？ 请仔细看非常简单的例子：
三次运行效果：
是的，最直观的就是：
std::launch::async 是在 std::async 初始化所有线程局域对象后执行可调用对象。
std::launch::deferred 是在 std::async 初始化后(期间完成内部std::thread对象创建)，不执行可调用对象(内部std::thread也没有被初始化)，在 std::async 返回的 std::future 首次调用非定时等待函数后，再去执行。
这就是[异步调用主动]与[延迟调用被动]的区别。
注意的是，如果不传第一个枚举参数，那么，std::async 优先使用哪种 launch 取决于编译器的实现机制。
额外技术细节请参考 C++ Reference:
函数模板
async异步地运行函数f（潜在地在可能是线程池一部分的分离线程中），并返回最终将保有该函数调用结果的 std::future 。
1) 表现如同以 policy 为 std::launch ::async | std::launch ::deferred 调用 (2) 。换言之，f可能执行于另一线程，或者它可能在查询产生的 std::future 的值时同步运行。
2) 按照特定的执行策略policy，以参数args调用函数f：
- 若设置 async 标志（即(policy & std::launch ::async ) != 0 ），则
async在新的执行线程（初始化所有线程局域对象后）执行可调用对象f，如同产出 std::thread (std::forward - 若设置 deferred 标志（即(policy & std::launch ::deferred ) != 0 ），则
async以同 std::thread 构造函数的方式转换f与args...，但不产出新的执行线程。而是进行 惰性求值：在async所返回的 std::future 上首次调用非定时等待函数，将导致在当前线程（不必是最初调用std::async的线程）中，以args...（作为右值传递）的副本调用f（亦作为右值）的副本。将结果或异常置于关联到该 future 的共享状态，然后才令它就绪。对同一 std::future 的所有后续访问都会立即返回结果。 - 若
policy中设置了std::launch::async 和 std::launch::deferred 两个标志，则进行异步执行还是惰性求值取决于实现。 - 【C++ 14 开始】若 policy 中未设置 std::launch::async 或 std::launch::deferred 或任何实现定义策略标志，则行为未定义。
任何情况下，对 std::async 的调用 同步于（定义于 std::memory_order ）对 f 的调用，且 f 的完成 _先序于_令共享状态就绪。若选择 async 策略，则关联线程的完成 _同步于_首个等待于共享状态上的函数的成功返回，或最后一个释放共享状态的函数的返回，两者的先到来者。
完工！
2022-03-19 凌晨 4:23
AirChip org
Original: https://www.cnblogs.com/airchip/p/16024336.html
Author: 芯片烤电池
Title: 【Example】C++ 标准库多线程同步及数据共享 (std::future 与 std::promise)
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