std::future存储多态对象编译报错原因及推荐实现模式咨询

编译结果不同的根本原因 #

C++的模板类不同实例属于完全独立的类型，不存在天然的隐式转换关系，哪怕模板实参之间支持隐式转换，模板实例之间也不会自动继承转换规则：

• std::shared_ptr<Derived>可以隐式向上转换为std::shared_ptr<Base>，但std::future<std::shared_ptr<Derived>>和std::future<std::shared_ptr<Base>>是两个无关联的类型，标准库没有为它们定义转换逻辑，因此不能直接赋值。
• 你使用std::promise的写法中，std::promise<std::shared_ptr<Base>>的set_value方法接收的参数类型是std::shared_ptr<Base>，传入std::shared_ptr<Derived>时会先完成智能指针的向上转换，再存入promise，最终get_future返回的本身就是std::future<std::shared_ptr<Base>>类型，不存在跨future类型转换，因此编译正常。
• std::async的返回值类型完全由传入的可调用对象返回值推导，你使用的lambda未指定返回值类型，推导结果为std::shared_ptr<Derived>，因此std::async返回的是std::future<std::shared_ptr<Derived>>，直接赋值给目标类型的future就会触发转换报错。

存储多态对象的std::future推荐实现模式 #

• 显式指定异步函数返回值类型（最常用）
  直接指定异步可调用对象的返回值为基类智能指针，让std::async直接返回目标类型的future：

  int main () {
      std::future<std::shared_ptr<Base>> f = std::async([]() -> std::shared_ptr<Base> {
          return std::make_shared<Derived>();
      });
  }
  

• 手动转换future类型（适配第三方接口）
  如果已经拿到了其他接口返回的派生类类型future，可以通过promise手动做类型转换：

  // 假设origin_f是第三方返回的std::future<std::shared_ptr<Derived>>
  std::promise<std::shared_ptr<Base>> p;
  std::future<std::shared_ptr<Base>> target_f = p.get_future();
  // 异步等待原future就绪后转换类型写入新promise
  std::thread([p = std::move(p), origin_f = std::move(origin_f)]() mutable {
      p.set_value(origin_f.get());
  }).detach();
  

  如果你使用C++20及以上版本，可以用std::future::then简化转换逻辑：

  std::future<std::shared_ptr<Base>> f = std::async([](){
      return std::make_shared<Derived>();
  }).then([](std::future<std::shared_ptr<Derived>> fut) {
      return fut.get();
  });
  

• 手动使用promise管理结果
  复杂异步场景下直接使用promise控制结果写入，就是你问题中给出的写法，灵活度最高，适合自定义异步执行流程的场景。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者The Vivandiere