网站收录需要多久,有了域名如何建网站,展览设计公司招聘,办公管理系统软件现代C中的协程#xff08;coroutines#xff09;是C20引入的一项重大语言特性#xff0c;它们允许函数在执行过程中可以暂停并稍后从暂停点恢复执行。协程提供了一种控制流机制#xff0c;使得函数可以包含多个入口点和出口点#xff0c;这与传统的单入口、单出口的函数模…现代C中的协程coroutines是C20引入的一项重大语言特性它们允许函数在执行过程中可以暂停并稍后从暂停点恢复执行。协程提供了一种控制流机制使得函数可以包含多个入口点和出口点这与传统的单入口、单出口的函数模型形成了鲜明对比。
协程的核心思想是“可恢复的函数”即在执行过程中函数可以“挂起”其执行状态并在将来的某个时间点“恢复”执行。这种机制使得编写异步代码变得更加直观和易于管理因为你可以使用类似于同步代码的结构来表达异步操作。
在C中协程通过特定的语法和一组标准库组件来实现。以下是一些关键点 协程句柄coroutine handle 协程句柄是一个轻量级的对象它封装了与协程执行相关的状态和控制信息。你可以使用协程句柄来暂停、恢复或销毁协程。 协程承诺类型promise type 每个协程都有一个与之关联的承诺类型通常是一个模板类它定义了协程的返回类型和状态。承诺类型负责在协程挂起和恢复时管理其状态并处理与协程相关的异常和返回值。 co_await、co_yield 和 co_return 这三个关键字是C协程语法的核心。co_await用于挂起协程并等待一个awaitable对象的完成co_yield用于在生成器中逐个产生值co_return用于从协程返回结果。 标准库支持 C20标准库提供了一些与协程相关的组件如std::suspend_always、std::suspend_never和std::coroutine_handle等以及用于定义协程行为的模板类如std::generator和std::async_generator尽管这些可能在未来的标准中有所变化或扩展。 异步编程 协程最显著的应用之一是异步编程。通过协程你可以编写看起来像是同步调用的异步代码从而简化异步操作的复杂性。 生成器 协程还可以用于实现生成器即按需产生一系列值的函数。这与迭代器类似但生成器允许更复杂的逻辑和状态管理。 实现细节 协程的实现涉及编译器对特定语法结构的支持以及标准库提供的底层机制。编译器需要识别协程函数并在编译时生成适当的代码来处理协程的挂起和恢复。
使用协程涉及几个关键步骤包括定义协程函数、使用特定的协程语法如co_await、co_yield和co_return以及可能定义自定义的promise类型来管理协程的状态和返回值。以下是一个基本的指南帮助你开始在现代C中使用协程。
1. 编译器支持
首先确保你的编译器支持C20协程。GCC 10及以上版本、Clang 11及以上版本以及MSVCVisual Studio 2019版本16.6及以上都提供了对C20协程的支持。
2. 包含必要的头文件
在你的C源文件中包含必要的头文件。对于基本的协程功能你可能需要包含coroutine头文件。
#include coroutine3. 定义协程函数
协程函数使用co_await、co_yield对于生成器或co_return来控制其执行流程。下面是一个简单的例子展示了如何使用co_await来挂起和恢复协程的执行。
#include coroutine
#include iostream
#include thread
#include chrono// 一个简单的awaitable对象它会在一段时间后“完成”
struct simple_awaitable {bool await_ready() const noexcept { return false; } // 协程需要挂起void await_suspend(std::coroutine_handle) const noexcept {} // 挂起时的操作这里为空void await_resume() const noexcept {} // 恢复时的操作这里为空// 模拟异步等待例如I/O操作static simple_awaitable await_now() { return {}; }
};// 协程函数示例
struct MyCoroutine {struct promise_type {MyCoroutine get_return_object() { return MyCoroutine{std::coroutine_handlepromise_type::from_promise(*this)}; }std::suspend_always initial_suspend() { return {}; }std::suspend_always final_suspend() noexcept { return {}; }void return_void() {}void unhandled_exception() { std::exit(1); } // 处理异常这里简单退出程序};std::coroutine_handlepromise_type handle;MyCoroutine(std::coroutine_handlepromise_type h) : handle(h) {}~MyCoroutine() { if (handle) handle.destroy(); }void resume() { handle.resume(); }
};MyCoroutine example_coroutine() {std::cout Before await\n;co_await simple_awaitable::await_now(); // 挂起协程std::cout After await\n;
}int main() {auto coro example_coroutine();std::cout Main thread continues\n;std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1)); // 模拟主线程做一些其他工作coro.resume(); // 恢复协程的执行return 0;
}4. 使用协程
在上面的例子中example_coroutine是一个协程函数它使用co_await来挂起其执行。在main函数中我们创建了协程对象coro并在稍后通过调用coro.resume()来恢复其执行。
5. 自定义promise类型可选
在上面的例子中我们定义了MyCoroutine结构和一个简单的promise_type来管理协程的状态。对于更复杂的协程你可能需要定义自己的promise类型来处理返回值、异常和协程的生命周期。
6. 注意事项
协程是编译器和语言特性的结合因此确保你的编译器和标准库支持C20协程。协程的状态管理是通过promise类型来实现的因此理解promise类型的工作原理对于编写有效的协程至关重要。协程的异步性质意味着它们可以与其他线程交互因此需要注意线程安全和同步问题。尽管C20引入了协程的基本框架和语法但协程的完整功能和最佳实践仍在不断发展和完善中。因此在使用协程时建议查阅最新的C标准文档和编译器文档以获取最新的信息和最佳实践。
