C++20 特性 协程 Coroutines(1)

C++20 特性 协程 Coroutines(1)攻略

协程是C++20新增的一种编程语言特性，可用于异步编程，可以替代传统的回调、线程等异步编程方式，用于解决利用多核CPU或者异步I/O时出现的瓶颈，提高应用程序的性能。

协程的概述

协程是指一种在函数中使用的、可以在执行中暂停和继续的计算机程序组件。简单的说，协程就是可以在函数内通过暂停/恢复来提高程序性能的一种编程语言特性。

协程有两个关键的操作：暂停和恢复。暂停时将函数的状态保存下来并退出，等到再次调用时再恢复保存的状态并继续执行下去。通过这种方式实现了在函数内部建立一个事件循环，通过简单地暂停/恢复来实现“协作式多任务处理”。

协程的基本语法

在C++中，协程通过co_await、co_yield关键字来实现。其中co_await用于等待协程的执行结果，co_yield用于将控制权交回给调用者并返回执行结果。

#include <coroutine>
#include <iostream>

class Generator {
public:
    struct promise_type;   //coroutine需要的类型
    using handle_type = std::coroutine_handle<promise_type>;  //协程句柄

    Generator(handle_type h)
        : handle_(h)
    {
    }

    Generator(const Generator&) = delete;
    Generator(Generator&& other) noexcept //移动构造函数
        : handle_(other.handle_)
    {
        other.handle_ = nullptr;
    }

    ~Generator()
    {
        if (handle_)
            handle_.destroy();  //销毁协程
    }

    Generator& operator=(const Generator&) = delete;
    Generator& operator=(Generator&& other) noexcept
    {
        if (this != &other) {
            if (handle_)
                handle_.destroy();
            handle_ = other.handle_;
            other.handle_ = nullptr;
        }
        return *this;
    }

    int operator()()
    {
        handle_.resume();   //通过resume函数开始执行协程
        return handle_.promise().current_value;   //返回当前协程的值
    }

private:
    handle_type handle_;
};

struct Generator::promise_type {
    int current_value;

    Generator get_return_object()
    {
        return Generator{ handle_type::from_promise(*this) };  //获得协程句柄
    }
    auto initial_suspend() { return std::suspend_always{}; }
    auto final_suspend() { return std::suspend_always{}; }

    void unhandled_exception() { std::terminate(); } //应对异常
    std::suspend_always yield_value(int value)   //协程执行过程中，通过yield_value交还当前值
    {
        current_value = value;
        return {};
    }
};

Generator cofunc()
{
    co_yield 1; // 协程的第一次，即第一个数
    co_yield 2; // 第二个数
    co_yield 3; // 第三个数
}

int main()
{
    Generator g = cofunc();
    std::cout << g() << std::endl; // 输出 1
    std::cout << g() << std::endl; // 输出 2
    std::cout << g() << std::endl; // 输出 3
    return 0;
}

在main函数中通过Generator cofunc()来获得一个协程句柄，通过该句柄可以通过调用()来执行协程，执行过程中调用co_yield交回控制权，返回执行结果。