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34、协程

article 2025/8/11 5:06:30

在Linux系统中，协程是一种轻量级的线程，它们允许在多个任务之间切换，而不需要操作系统的线程调度。协程可以分为有栈协程和无栈协程，以及对称协程和非对称协程。

有栈协程

有栈协程每个协程都有自己的栈空间，允许协程在执行过程中保存局部变量和函数调用栈。切换协程时，保存和恢复整个栈的内容。

示例：

#include <ucontext.h>
#include <iostream>ucontext_t ctx_main, ctx_func;void func() {std::cout << "Inside coroutine\n";swapcontext(&ctx_func, &ctx_main);std::cout << "Back in coroutine\n";
}int main() {char stack[8192];getcontext(&ctx_func);ctx_func.uc_stack.ss_sp = stack;ctx_func.uc_stack.ss_size = sizeof(stack);ctx_func.uc_link = &ctx_main;makecontext(&ctx_func, func, 0);std::cout << "Starting coroutine\n";swapcontext(&ctx_main, &ctx_func);std::cout << "Back in main\n";swapcontext(&ctx_main, &ctx_func);std::cout << "Finished\n";return 0;
}

无栈协程

无栈协程不需要独立的栈空间，通常通过状态机实现。每次切换时，只保存和恢复必要的状态信息。

示例：

#include <iostream>class Coroutine {
public:Coroutine() : state(0) {}bool resume() {switch (state) {case 0:std::cout << "Inside coroutine\n";state = 1;return true;case 1:std::cout << "Back in coroutine\n";state = 2;return true;case 2:return false;}return false;}private:int state;
};int main() {Coroutine coro;std::cout << "Starting coroutine\n";while (coro.resume());std::cout << "Finished\n";return 0;
}

对称协程

对称协程允许协程之间相互调用和切换，没有主协程的概念。

非对称协程

非对称协程有一个主协程，其他协程只能返回到主协程，不能直接相互调用。

C++20的协程

C++20引入的协程是无栈协程，并且是非对称协程。它们通过编译器生成状态机来管理协程的状态。

示例：

#include <coroutine>
#include <iostream>struct ReturnObject {struct promise_type {ReturnObject get_return_object() { return {}; }std::suspend_never initial_suspend() { return {}; }std::suspend_never final_suspend() noexcept { return {}; }void return_void() {}void unhandled_exception() {}};
};ReturnObject foo() {std::cout << "Inside coroutine\n";co_await std::suspend_always{};std::cout << "Back in coroutine\n";
}int main() {auto coro = foo();std::cout << "Starting coroutine\n";coro.resume();std::cout << "Finished\n";return 0;
}