C++新特性 协程

本篇文章我们来讲述一下C++协程

协程（Coroutine）是一种能够挂起个恢复的函数过程  是一种轻量级的并发编程方式，也称为用户级线程。它与传统的线程（Thread）相比，具有更低的开销和更高的执行效率。 协程通常运用在异步调用中。

同步和异步 (拓展):同步是指线程要同时执行 如果没有两者没有同步 则需要线程A 等待线程B 或者主线程等待子线程  而异步编程就不需要线程的等待 但是也要注意线程争夺的问题 

协程要讲清楚非常的抽象和复杂 我们直接从实际入手

代码实例:

大家看完以上代码结果可能会有一点懵 这是什么？ 这是怎么回事？下面 让我们来分析一下代码:

大家观察这段代码就知道 main函数创建了一个进程 进程里面创建了一个主线程  然后执行每个函数就是子线程  先进入bar()函数  先执行call bar 然后执行before bar 经过挂起点然后挂起  这时候一个线程跳出了bar函数 到main里面 另一个线程执行fool函数  fool函数执行完以后 再回到bar 函数里面继续执行 这就是本代码的大概思路

下面我们来介绍一下   co_return 和co_await

co_return ：co_return 是 C++20 中引入的关键字，用于在协程中返回结果或结束协程。它用于替代 return 关键字，在协程函数中表示返回值，并触发协程的完成。

co_return代码实例:

#include 
#include 

std::experimental::coroutine_handle<> myCoroutine;

void myTask() {
    std::cout << "Starting coroutine..." << std::endl;
    myCoroutine.resume(); // 启动协程
    std::cout << "Resuming execution..." << std::endl;
}

struct MyAwaitable {
    bool await_ready() const { return false; }
    void await_suspend(std::experimental::coroutine_handle<> handle) const {
        myCoroutine = handle; // 将当前协程保存起来
    }
    void await_resume() const {}
};

MyAwaitable asyncFunc() {
    std::cout << "Suspending execution..." << std::endl;
    co_await MyAwaitable{}; // 挂起协程，等待恢复
    std::cout << "Resumed execution..." << std::endl;
}

int main() {
    myTask();
    asyncFunc().await_resume();
    
    return 0;
}

在这个示例中，co_await 表达式会挂起 asyncFunc() 协程的执行，然后将控制权交还给 myTask() 协程。当我们调用 myCoroutine.resume() 时，asyncFunc() 的执行恢复，并继续执行后面的语句。

co_await介绍:

co_await 是 C++20 中引入的关键字，用于在协程中挂起当前的执行，并等待某个操作完成或者恢复执行。它是协程内部使用的一种语法，用于表示异步操作的等待。

在一个可暂停函数（协程）中，当遇到 co_await 表达式时，会发生以下几个步骤：

1. 暂停当前协程的执行，并保存当前状态。
2. 将控制权返回给调用方（如上层协程或者普通函数）。
3. 在某个事件发生或者异步操作完成后，恢复之前保存的状态并继续执行。

具体来说，在使用 co_await 时需要满足两个条件：

1. 表达式必须是一个可暂停的类型（也称为 Awaitable 类型），它要么定义了 bool await_ready() 方法来判断是否可以直接返回结果，要么定义了 void await_suspend(std::coroutine_handle<>) 方法和 void await_resume() 方法来进行挂起和恢复操作。
2. 协程函数本身必须是异步上下文（比如异步任务、生成器）或者包含了异步操作。

代码实例：

#include 
#include 

struct MyAwaitable {
    bool await_ready() const { return false; }
    void await_suspend(std::experimental::coroutine_handle<> handle) const {
        std::cout << "Suspending coroutine..." << std::endl;
        handle.resume(); // 恢复协程的执行
    }
    void await_resume() const {}
};

std::experimental::suspend_always asyncFunc() {
    std::cout << "Starting coroutine..." << std::endl;
    co_await MyAwaitable{}; // 使用 co_await 挂起协程
    std::cout << "Resuming execution..." << std::endl;
}

int main() {
    auto coro = asyncFunc();
    coro.resume(); // 启动协程
    
    return 0;
}

代码总结：在这个示例中，MyAwaitable 是一个自定义的可暂停类型，它定义了 bool await_ready() 方法和 void await_suspend(std::coroutine_handle<>) 方法来控制协程的挂起和恢复。当我们调用 co_await MyAwaitable{} 时，协程会被挂起，并且打印出相应的消息。然后通过 handle.resume() 来恢复协程的执行。

co_await实现对象：

co_await 来实现协程等待一个对象时，该对象需要满足特定的条件和接口。在 C++ 中，需要实现以下几个关键的部分：

1. 实现 awaitable 类型：这是一个自定义的类型，表示可以被协程等待的对象。它需要定义 await_ready()、await_suspend() 和 await_resume() 这三个成员函数。

   • await_ready(): 返回一个 bool 值，表示对象是否已经准备好（即不需要暂停协程）。如果对象已经可用，则返回 true；否则返回 false。
   • await_suspend(): 返回一个指定异步操作完成后应该如何恢复协程执行的 awaiter 类型。
   • await_resume(): 返回异步操作结果的值。

代码实例：

#include 
#include 
#include 

struct Awaitable {
    std::future fut;

    bool await_ready() {
        return fut.wait_for(std::chrono::seconds(0)) == std::future_status::ready;
    }

    void await_suspend(std::experimental::coroutine_handle<> handle) {
        fut.then([handle](std::future f) mutable {
            // 异步操作完成后恢复协程执行
            handle.resume();
        });
    }

    int await_resume() {
        return fut.get();
    }
};

Awaitable makeAsyncRequest() {
    std::promise p;
    auto fut = p.get_future();

    // 模拟异步操作
    std::thread([&p]() mutable {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
        p.set_value(42);
    }).detach();

    return Awaitable{std::move(fut)};
}

std::experimental::suspend_always task() {
    auto result = co_await makeAsyncRequest(); // 等待异步操作完成，并获取结果
    std::cout << "Result: " << result << std::endl;
}

int main() {
   auto coro = task();
   coro.resume(); // 启动协程

   return 0;
}

总结：协程是应用于异步编程的一种方法 co_await函数用于当前的协程的挂起 这样可以更深层次的满足异步编程 要注意co_await函数的使用 co_return是用来返回结果和结束协程

好了 本篇内容就到这里 这篇文章可能有些难度 大家慢慢理解 

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