存储如何与 std::future 分配相关联?

How is the storage associated with std::future allocated?

本文关键字：分配 关联 future 存储 std      更新时间：2023-10-16

获得std::future的一种方法是通过std::async：

int foo()
{
return 42;
}
...
std::future<int> x = std::async(foo);

在此示例中，如何分配x异步状态的存储，以及哪个线程(如果涉及多个线程)负责执行分配？此外，std::async的客户对分配有任何控制权吗？

对于上下文，我看到std::promise的一个构造函数可能会收到一个分配器，但我不清楚是否可以在std::async级别自定义std::future的分配。

内存由调用std::async的线程分配，您无法控制它是如何完成的。通常它会通过某种new __internal_state_type变体来完成，但不能保证;它可以使用malloc，或为此目的专门选择的分配器。

从 30.6.8p3 [futures.async]：

"效果：第一个函数的行为与对第二个函数的调用相同，策略参数为launch::async | launch::deferred，F和Args参数相同。第二个函数创建与返回的未来对象关联的共享状态。...">

"第一个功能"是没有启动策略的重载，而第二个函数是启动策略的重载。

在std::launch::deferred的情况下，没有其他线程，因此一切都必须在调用线程上发生。在std::launch::async的情况下，30.6.8p3继续说：

—

如果policy & launch::async不为零 — 调用INVOKE (DECAY_COPY (std::forward<F>(f)), DECAY_COPY (std::forward<Args>(args))...)(20.8.2， 30.3.1.2) 就像在由线程对象表示的新执行线程中一样，对DECAY_COPY ()的调用正在调用async的线程中进行评估。

我添加了重点。由于函数和参数的复制必须在调用线程中进行，这实质上要求共享状态由调用线程分配。

当然，你可以编写一个实现来启动新线程，等待它分配状态，然后返回一个引用该future，但你为什么要这样做呢？

仅从std::async的论点来看，似乎没有办法控制内部std::promise的分配，因此它可以使用任何东西，尽管可能是std::allocator。虽然我想理论上它是未指定的，但共享状态很可能是在调用线程中分配的。我在标准中没有找到有关此事的任何明确信息。最后，std::async是一个非常专业的工具，用于轻松异步调用，因此您不必考虑任何地方是否真的有std::promise。

为了更直接地控制异步调用的行为，还有std::packaged_task，它确实有一个分配器参数。但是从单纯的标准报价来看，这个分配器是否仅用于为函数分配存储(因为std::packaged_task是一种特殊的std::function)，或者它是否也用于分配内部std::promise的共享状态，尽管似乎有可能：

30.6.9.1 [期货任务成员]：

效果：构造具有共享状态的新packaged_task对象和 使用std::forward<F>(f)初始化对象的存储任务。这 采用Allocator参数的构造函数使用它来分配内存 需要存储内部数据结构。

好吧，它甚至没有说下面有一个std::promise(同样适用于std::async)，它可能只是一个可连接到std::future的未定义类型。

因此，如果确实没有指定std::packaged_task如何分配其内部共享状态，则最好的办法可能是实现自己的异步函数调用工具。考虑到，简单地说，std::packaged_task只是一个与std::promise捆绑在一起的std::function，std::async只是在新线程中启动std::packaged_task(好吧，除非它没有)，这应该不是太大的问题。

但实际上，这可能是规范中的疏忽。虽然分配控制并不适合std::async，但std::packaged_task及其对分配器的使用的解释可能更清楚一些。但这也可能是有意为之的，因此std::packaged_task可以自由使用任何它想要的东西，甚至不需要内部std::promise。

编辑：再次阅读，我认为上面的标准引用确实说，std::packaged_task的共享状态是使用提供的分配器分配的，因为它是"内部数据结构">的一部分，无论这些结构是什么(不需要实际的std::promise，虽然)。所以我认为std::packaged_task应该足以显式控制异步任务std::future的共享状态。

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