协程介绍和boos中的协程实现——Boost.Coroutine2

定义

协程是一个无优先级的子程序调度组件，允许子程序在特定的地方挂起和恢复。

协程分类

协程分为对称协程（symmetric）和非对称协程（asymmetric），对称协程是指所有协程都是对等的，需要显式指定将控制权yeild给谁；非对称协程是指协程记录调用者，可以隐式的转移控制权给它的调用者。

协议、线程和进程关系

线程处于进程之中，协程处于线程之中，线程有系统内核调度，而协程有程序员自己调度。一个线程可以有多个协程，而且只要内存足够，一个线程中可以有任意多个协程；但某一时刻只能有一个协程在运行，多个协程分享该线程分配到的计算机资源。协程是追求极限性能和优美的代码结构的产物。

协程的特点

1. 同其他数据类型一样，协程也是第一类（first-class）对象，可以被当参数传递等操作；
2. 运行特点是挂起运行，离开协程，过后再进入，恢复运行；
3. 具有对称和非对称的转移控制机制；
4. 挂起前和恢复后本地变量的值是一致的；
5. 有stackless和stackful两种类型

使用

协程可以在两个子例程中轻松地切换运行，如果不使用协程就需要把两个子例程切分成很多个片段，代码会变得复杂。协程的大概流程如下图所示：

 

Boost提供了两个创建协程的类：pull_type和push_type，pull的意思是从主运行环境“拉”数据到协程环境，push的意思是从协程环境将数据“推”到主运行环境中，pull_type通过get()方法拉取数据，push_type通过 operator()推数据；即在协程中，pull_type.get()可以得到外部传入的数据，而push_type()可以将数据传递到外部环境。为此，pull_type提供了输入iterator及重载了std::begin()/std::end()，push_type提供了输出iterator及重载了std::begin()/std::end()，方便它们的循环调用。

例子1：交替运行

#include #include   void foo(boost::coroutines2::coroutine::push_type & sink){     std::cout << "a=";     sink();     std::cout << "b=";     sink();     std::cout << "c="; }   int main(){     boost::coroutines2::coroutine::pull_type source(foo);     std::cout << "1 ";     source();     std::cout << "2 ";     source();     std::cout << "3 ";     getchar();     return 0; }

输出：

a=1 b=2 c=3

该示例以pull_type创建协程，以push_type作为协程函数的参数，两者之间没有传递数据，子例程和main例程交替切换运行。

 

例子2：协程环境传递数据给主环境

#include #include   int main() {     typedef boost::coroutines2::coroutine   coro_t2;     coro_t2::pull_type source(          [&](coro_t2::push_type& sink){             std::cout<< " coroutine 1" << std::endl;                sink(1);    // push {1} back to main-context             std::cout<< " coroutine 2" << std::endl;             sink(2);             std::cout<< " coroutine 3" << std::endl;             sink(3);         });       while(source)     {         int ret=source.get();       // pushed sink() data         std::cout<< "move to coroutine-function "<< ret << std::endl;         source();                // context-switch to coroutine-function         std::cout<< "back from coroutine-function "<< std::endl; } return 0; }   输出为： move to coroutine-function 1 coroutine 1 back from coroutine-function move to coroutine-function 2 coroutine 2 back from coroutine-function move to coroutine-function 3 coroutine 3 back from coroutine-function

该示例以pull_type创建协程，以push_type作为协程函数的参数，由于主环境是pull，因此主环境可以通过get方法得到协程传出来的数据

 

例子3：主环境传递数据给协程环境

#include #include   void foo(boost::coroutines2::coroutine::pull_type & sink) {     std::cout << "get " << sink.get() << "from main() \n";     sink();     std::cout << "get " << sink.get() << "from main()\n";     sink(); }   int main() {     std::string str1("hello");     std::string str2("world");     boost::coroutines2::coroutine::push_type source(foo);     std::cout << "pass " << str1 << "to foo()\n";     source(str1);     std::cout << "pass " << str2 << " to foo()\n";     source(str2);     return 0; }

 

例子4：协程迭代器使用

#include #include #include #include   // 方法一 void foo(boost::coroutines2::coroutine::pull_type & sink){     using coIter = boost::coroutines2::coroutine::pull_type::iterator;     for (coIter start = begin(sink); start != end(sink); ++start) {         std::cout << "retrieve "<<*start << "\n";     } } // 方法二 void foo2(boost::coroutines2::coroutine::pull_type & sink) {     for (auto val : sink) {         std::cout << "retrieve " << val << "\n";     } } // 方法三 void foo3(boost::coroutines2::coroutine::pull_type & sink) {     for (int i = 0; i < 10; i++) {         std::cout << "retrieve " << sink.get() << "\n";         sink();     } }   int main(){     boost::coroutines2::coroutine::push_type source(foo);     for (int i = 0; i < 10; i++) {         source(i);     }     return 0; }