C++20单线程使用std::future与std::promise触发异常问题

问题描述 #

在C++20单线程环境下，使用std::promise和std::future时，调用prom.set_value(111)会抛出std::system_error，异常信息如下：

terminate called after throwing an instance of 'std::system_error'
  what():  Unknown error -1

测试代码：

#include <future>
#include <iostream>

int main() {
  std::promise<int> prom;
  std::future<int> fut = prom.get_future();
  std::cout << "1 ok" << std::endl;
  prom.set_value(111);
  std::cout << "2 ok" << std::endl;
  std::cout << fut.get() << std::endl;
  return 0;
}

原因分析 #

这段代码完全符合C标准规范：先调用get_future()获取关联的std::future，再调用set_value()设置结果，且仅调用一次set_value()，单线程下不存在竞态条件。出现该异常是在线编译环境的标准库实现存在缺陷，大概率是其使用的libstdc/libc对C20 futures的同步组件支持不完善，或者环境配置异常导致的模糊错误。

解决方案 #

1. 更换编译环境：使用本地较新版本的编译器（如GCC 12+、Clang 14+）编译运行，这类版本的标准库已修复多数C++20相关的future实现bug。
2. 替代方案：如果必须在当前环境运行，可改用std::packaged_task实现相同逻辑，示例代码如下：

#include <future>
#include <iostream>
#include <functional>

int main() {
  std::packaged_task<int()> task([](){ return 111; });
  std::future<int> fut = task.get_future();
  std::cout << "1 ok" << std::endl;
  task(); // 执行任务自动设置结果
  std::cout << "2 ok" << std::endl;
  std::cout << fut.get() << std::endl;
  return 0;
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者GOGO