Boost Coroutine2 - stackful coroutine簡介

協程可以很輕量的在子例程中進行切換，它由程序員進行子例程的調度（即切換）而不像線程那樣需要內核參與，同時也省去了內核線程切換的開銷，因為一個協程切換保留的就是函數調用棧和當前指令的寄存器，而線程切換需要陷入內核態，改變線程對象狀態。

go把協程作為基礎設施提供語言級的支持，cpp這種出了名的給程序員自由的語言肯定不會提供語言級的支持，而是通過准標准庫boost coroutine2庫（boost coroutine已經廢棄，建議使用boost coroutine2）為cpp提供的協程支持。

這里有個來自boost coroutine2的例子可以說明協程的好處。假設有兩個函數

(圖片來自boost_1_65_1/libs/coroutine2/doc/html/coroutine2/intro.html)

協程可以在兩個子例程之前輕松切換交錯輸出，不使用協程就就需要把兩個子例程拆分成更小的子例程，如果期間涉及依賴上下文的計算那么拆分也不行，只能考慮setjump/longjump或者線程等解決方案，顯然這樣一來腦力復雜度，代碼復雜度也就上來了。

協程分為對稱協程（symmetric）和非對稱協程（asymmetric），對稱協程需要顯式指定將控制權yeild給誰，非對稱協程可以隱式的轉移控制權給它的調用者，boost coroutine2實現的是非對稱協程。

現在來實現上圖的效果：

#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反過來會得到相反的輸出：

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;
}

模板參數為void的協程是特例化的實現，它比之普通的泛型協程少了get()和迭代器實現。

這里我們使用帶返回值的協程，然后用get方法獲取它的返回值：

#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;
}

不難看出push可以傳入參數，pull可以接受參數。

 

現在再試試協程的迭代器，對了，協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：中規中矩
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自動推導
void foo2(boost::coroutines2::coroutine<int>::pull_type & sink) {
    for (auto val : sink) {
        std::cout << "retrieve " << val << "\n";
    }
}
// 方法三：守舊
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;
}