Boost Coroutine2 - stackful coroutine简介

协程可以很轻量的在子例程中进行切换,它由程序员进行子例程的调度(即切换)而不像线程那样需要内核参与,同时也省去了内核线程切换的开销,因为一个协程切换保留的就是函数调用栈和当前指令的寄存器,而线程切换需要陷入内核态,改变线程对象状态。

go把协程作为基础设施提供语言级的支持,cpp这种出了名的给程序员自由的语言肯定不会提供语言级的支持,而是通过准标准库boost coroutine2库(boost coroutine已经废弃,建议使用boost coroutine2)为cpp提供的协程支持。

这里有个来自boost coroutine2的例子可以说明协程的好处。假设有两个函数

(图片来自boost_1_65_1/libs/coroutine2/doc/html/coroutine2/intro.html)

协程可以在两个子例程之前轻松切换交错输出,不使用协程就就需要把两个子例程拆分成更小的子例程,如果期间涉及依赖上下文的计算那么拆分也不行,只能考虑setjump/longjump或者线程等解决方案,显然这样一来脑力复杂度,代码复杂度也就上来了。

协程分为对称协程(symmetric)和非对称协程(asymmetric),对称协程需要显式指定将控制权yeild给谁,非对称协程可以隐式的转移控制权给它的调用者,boost coroutine2实现的是非对称协程。

现在来实现上图的效果:

#include <iostream>
#include <boost/coroutine2/all.hpp>

void foo(boost::coroutines2::coroutine<void>::push_type & sink){
    std::cout << "a ";
    sink();
    std::cout << "b ";
    sink();
    std::cout << "c ";
}


int main(){
    boost::coroutines2::coroutine<void>::pull_type source(foo);
    std::cout << "1 ";
    source();
    std::cout << "2 ";
    source();
    std::cout << "3 ";
    getchar();
    return 0;
}

如果把push pull反过来会得到相反的输出:

void foo(boost::coroutines2::coroutine<void>::pull_type & sink1){
    std::cout << "a ";
    sink1();
    std::cout << "b ";
    sink1();
    std::cout << "c ";
}

int main(){
    boost::coroutines2::coroutine<void>::push_type source(foo);
    std::cout << "1 ";
    source();
    std::cout << "2 ";
    source();
    std::cout << "3 ";
    return 0;
}

模板参数为void的协程是特例化的实现,它比之普通的泛型协程少了get()和迭代器实现。

这里我们使用带返回值的协程,然后用get方法获取它的返回值:

#include <iostream>
#include <boost/coroutine2/all.hpp>

void foo(boost::coroutines2::coroutine<std::string>::pull_type & sink){
    std::cout << "get " << sink.get() << "from main() by foo()\n";
    sink();
    std::cout << "get " << sink.get() << "from main() by foo()\n";
    sink();
}

int main(){
    std::string str1("HELLO");
    std::string str2("WORLD");
    boost::coroutines2::coroutine<std::string>::push_type source(foo);
    std::cout << "pass " << str1 << " from main() to foo()\n";
    source(str1);
    std::cout << "pass " << str2 << " from main() to foo()\n";
    source(str2);
    return 0;
}

不难看出push可以传入参数,pull可以接受参数。

现在再试试协程的迭代器,对了,协程的迭代器不支持后置++:

#include <iostream>
#include <boost/coroutine2/all.hpp>
#include <boost/coroutine2/detail/push_coroutine.hpp>
#include <boost/coroutine2/detail/pull_coroutine.hpp>

constexpr int N = 10;

// 方法一:中规中矩
void foo(boost::coroutines2::coroutine<int>::pull_type & sink){
    using coIter = boost::coroutines2::coroutine<int>::pull_type::iterator;
    for (coIter start = begin(sink); start != end(sink); ++start) {
        std::cout << "retrieve "<<*start << "\n";
    }
}
// 方法二:auto自动推导
void foo2(boost::coroutines2::coroutine<int>::pull_type & sink) {
    for (auto val : sink) {
        std::cout << "retrieve " << val << "\n";
    }
}
// 方法三:守旧
void foo3(boost::coroutines2::coroutine<int>::pull_type & sink) {
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        std::cout << "retrieve " << sink.get() << "\n";
        sink();
    }
}

int main(){
    boost::coroutines2::coroutine<int>::push_type source(foo2);
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        source(i);
    }
    return 0;
}

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