C++协程

什么是协程

协程（Coroutine）是程序组件，可以在执行过程中暂停并在稍后继续执行。与传统的子例程（如函数或过程）不同，子例程一旦调用，必须等其返回后才能继续执行调用它的代码。协程则可以在执行过程中暂停，将控制权交还给调用者，并且可以在稍后从暂停的地方继续执行。

协程的关键特性包括：

1. 可以在执行过程中暂停和恢复：这使得协程能够在需要的时候让出控制权，然后在适当的时候恢复执行。
2. 保持状态：协程在暂停时会保存其当前的执行状态（包括局部变量和程序计数器），在恢复时可以从上次暂停的地方继续执行。
3. 协同调度：协程由程序显式控制切换，通常不依赖于操作系统内核的调度器，减少了上下文切换的开销。

适用场景

协程特别适用于以下场景：

1. I/O密集型任务：协程可以在等待I/O操作完成时暂停执行，而不阻塞线程，从而提高并发性能。
2. 异步编程：协程使得异步编程更加直观和简洁，通过异步函数和等待机制，可以避免复杂的回调地狱。
3. 生成器和迭代器：协程可以用来实现生成器，允许在迭代过程中产生值并在下次调用时继续执行。
4. 协作式多任务：协程可以用于实现轻量级的任务调度，通过显式的控制切换，实现多任务的协作运行。
5. 状态机：协程可以通过暂停和恢复的机制，自然地实现复杂的状态机逻辑。

C++中的协程

C++20标准引入了对协程的支持，使得开发者可以使用协程来简化异步编程和并发任务。C++协程的基本概念包括：

• 协程函数：以co_return结束的函数，可以包含co_await表达式。
• 协程句柄：表示协程的当前状态，允许暂停和恢复执行。
• 承诺类型（Promise Type）：定义了协程的行为，包括创建、暂停和恢复协程的方法。

示例代码

以下是一个使用C++20协程的简单示例：

#include <iostream>
#include <coroutine>
#include <thread>
#include <chrono>

struct Timer {
   
    struct promise_type;
    using handle_type = std::coroutine_handle<promise_type>;

    struct promise_type