C++ Coroutine简明教程
在C++里,一个函数如果其函数体实现中包含co_await、co_yield、co_return中任何一个关键字,那么这个函数就是一个coroutine。其中:
- co_await:挂起当前的coroutine
- co_return:从当前coroutine返回一个结果
- co_yield:返回一个结果并且挂起当前的coroutine
一个coroutine要能被编译期识别并通过编译,在某些情况下要自己去特化coroutine_traits。下面就一个简单的coroutine来说一说C++编译器是如何修改这个coroutine的。
// 我们假定这个模板函数是一个coroutine
template <typename TRet, typename … TArgs>
TRet func(TArgs args…)
{
body; // body里至少包含了co_await、co_yield、co_return三者之一。
}
那么这个函数会被编译器改成如下形式:
// 它会被编译期展开成如下形式
template <typename TRet, typename ... TArgs>
TRet func(TArgs args...)
{
using promise_t = typename coroutine_traits<TRet, TArgs...>::promise_type; promise_t promise;
auto __return__ = promise.get_return_object(); // 这个__return__会被编译器特殊处理 co_await promise.initial_suspend(); try
{ // co_return expr; => promise.return_value(expr); goto final_suspend;
body; // co_return; => promise.return_void(); goto final_suspend;
} // co_yield expr; => co_await promise.yield_value(expr);
catch (...)
{
promise.set_exception(std::current_exception());
} final_suspend:
co_await promise.final_suspend();
}
以上是一个coroutine的基本形式。事实上看完之后会发现,一个coroutine的关键主要还是和其关联的promise。
和coroutine promise关联的另外一个概念,叫awaitable。Awaitable可以称为一个可等待对象。一个awaitable对象需要实现3个相关函数:
- await_ready:awaitable实例是否已经ready
- await_suspend:挂起awaitable。该函数会传入一个coroutine_handle类型的参数。这是一个由编译器生成的变量。suspend过程可以指定该coroutine何时何地以何种方式被resume。比方说实现suspend函数时,将coroutine_handle放到threadpool中。那么当前的coroutine接下来就运行在线程池指派的后台线程中运行了。
- await_resume:当coroutine重新运行时,会调用该函数。
所以要让一个类型能够awaitable,有三种手段:
- 该类型相关代码无法修改时,需要实现:
- bool await_ready(T &);
- void await_suspend(T &, coroutine_handle<promise_type>);
- auto await_resume(T &); auto视具体情况而定
- 该类型相关代码可以修改时,需要增加3个成员函数:
- bool await_ready();
- void await_suspend(coroutine_handle<promise_type> ch);
- auto await_resume();
- 实现operator co_await操作符,返回一个可等待的代理类型,并且实现了上述三个函数。
--完
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