30 | Coroutines：协作式的交叉调度执行
该思维导图由 AI 生成，仅供参考
什么是协程？
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C++20引入了协程（Coroutines）这一重要的新功能，允许函数在执行过程中被挂起和恢复，为协作式多任务提供了支持。本文深入浅出地介绍了协程的概念和在C++20中的应用，对比展示了在C++和Python中实现斐波那契数列生成器的代码。文章详细讨论了C++20中协程的基础，包括协程的常见用途和新关键字，如`co_await`、`co_yield`和`co_return`。作者还展示了如何使用协程实现斐波那契数列生成器，并给出了调用代码的示例。此外，介绍了C++20协程的高层抽象，如cppcoro库提供的`generator`和MSVC的私有扩展。文章还讨论了有栈协程和无栈协程的区别，以及编译器对协程的支持。总的来说，本文全面介绍了协程的概念和在C++20中的应用，为读者提供了深入的了解和实践指导。
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吴咏炜置顶参考资料 [3] 的 cppcoro 目前看起来已经不再维护了，跟新版编译器的兼容性问题一直无人解决。目前比较好的复刻在下面这个链接： https://github.com/andreasbuhr/cppcoro2022-03-102
易轻尘个人对协程的理解，可能不太准确： 不可以混淆线程和协程两个概念。计算机看到的是线程，调度的也是线程。一个线程中可以有很多个协程，这些协程的执行顺序由程序员自己来调度。比较明显的好处是，1. 同一个线程中的协程不需要考虑数据的竞争问题，因为这些协程的执行顺序是固定的；2. 协程能够很方便的保存执行状态，使复杂状态机的实现变得简单；作者回复: 「计算机看到的是线程，调度的也是线程。」 把「计算机」改成「操作系统」，你的评论就没问题了。
2020-06-2837- Fireplusplus无栈协程的内存布局可以明白函数D调用结束后，应该是通过编译器处理后的方式返回到协程C的堆上空间，协程c挂起之后堆仍然是保留的，但是一个有栈协程的内存布局应该是什么样子的，协程挂起之后不是要出栈才能回到调用者的栈桢吗？
作者回复: 无栈协程在进入协程时仍会使用原先的栈帧，所有的本地变量则固定分配在堆上的一块内存里。有栈协程在执行时会启用一个自己的独立栈帧，后面挂起和恢复执行时也都需要切换栈帧，因而开销比无栈的要大。 对具体细节感兴趣的话，网上这篇文章说得还比较细： https://mthli.xyz/stackful-stackless/
2021-05-153 
谦谦君子老师， 图左边“调用X的参数”在“返回Y的地址”下面， 而右边“调用X的参数”在“返回Y的地址”上面， 是画错了么， 还是协成里面就是跟栈上函数调用是反的呢？作者回复: 在栈里是一个明确的压栈顺序的（x86或类似平台上不管什么编译器实现都差不多）。而协程的数据放在堆里，并没有类似的顺序惯例，实际实现的顺序可能完全不一样。
2020-02-122
李云龙老师下面的这个函数体内没有写co_return，为什么函数的返回值就可以写uint64_resumable ? uint64_resumable fibonacci() { uint64_t a = 0; uint64_t b = 1; while (true) { co_yield b; auto tmp = a; a = b; b += tmp; } }作者回复: 有co_的其中之一就是协程了。协程的第一次“返回”不是返回语句。
2023-11-06归属地：北京1- englefly吴老师，请教两个问题： 1。coroutine的能力是不是比线程弱？我们可以用线程的 mutex+condition-variable 或 primise+future 模拟coroutine。但coroutine究竟哪些方面弱于线程呢？ 2。coroutine的底层实现究竟是什么？它有cpu的上下文切换吗？还是所有coroutine都运行在同一个线程里，coroutine只是fibonacci c++实现那样的一种代码组织形式？ 谢谢
作者回复: 最基本协程和线程的区别就是，协程是程序自己调度的，线程是操作系统调度的。操作系统干的事情，开销自然大一些。反过来，协程的优势，性能就是很重要的一块了。 协程在哪个线程运行，是你的代码决定的。你从哪个线程去调用协程或去 co_await/co_yield 了，协程就在那个线程执行。像生成器那样的用法，完全只有一个线程，也不适合用多线程来改造。
2020-03-291 
Gallen您好，吴老师，之前在2018年cpp开发者大会上听过您讲string view和range，还巧妙的使用|管道符进行函数间对象传递，能否有幸添加一下您的微信？谢谢作者回复: 有事情先发我邮件好了。应该不会找不到吧。
2020-02-2021- 晚风·和煦老师，map<int, int>().swap(map1); 这个语句为什么不能达到真正释放map1内存的效果呢？必须得用malloc_trim
作者回复: 先说是不是，然后才谈得上为什么。 在大部分情况下都没有必要那么做。我从来没在代码里写过 malloc_trim。 在有虚拟内存的世界里，我看不出调用 malloc_trim 的必要性。操作系统自己能管好。 如果嵌入式开发，没有虚拟内存，你用 malloc_trim 也不见得有用。因为一旦堆的尾部有分配，你并不能释放内存回操作系统。 而且，你为什么要还内存给操作系统？以后你不用了吗？是程序要退出了吗？如果程序要退出，本来占用的资源就会被释放掉。如果程序不退出，进程管好自己的事，下次分配能不麻烦操作系统就不麻烦操作系统，应该反而更好。 我的个人见解，谁告诉你这句话的，基本上并不真懂应用开发，只是学了点 Linux 的知识，在瞎卖弄而已。
2020-02-111 
Vackine感觉跟python里面的async的新的标准库好像，是真的有性能上的提升么，还是只是编程魔法？作者回复: 编程魔法和性能提升有矛盾么？🤪 严肃点，协程不是为了提高代码性能，而是为了提高程序员的生产率。从这点上来说，协程仍然是一种编译器的黑魔法。 跟手写比起来，没有性能的提升。就如同除了极少数的情况（比如泛型允许内联导致C++的排序比C的qsort快），C++代码不会比C代码性能更高。
2020-02-101
徐很早了解过协程的概念，说是用户级线程，在用户态调度，避免线程的内核态切换，性能更高； 后来在一个 C++ 服务框架上也使用过，再后来切到 Go，用起了 goroutine； 简单来说，协程用起来是真爽，避免了恶心的异步 IO 的 callback 写法，自我感觉也算是理解并熟练使用协程了。 直到看了 C++ 20 的协程，完了惊掉下巴玩脑袋问号，这什么玩意儿，这是协程吗？ 查各种资料和书，都跟以前理解的不一样，特别是看到有人所谓的用几行代码实现协程，那更是不知所以。 最后终于在这里解开了我的疑惑，原来以前理解和使用的协程，和 C++ 20 里的协程，一个是有栈协程，一个是无栈协程，有巨大差异，为啥在那些讲现代 C++ 的书里，都不提这个点，这个很关键呐，真是困扰我很久。作者回复: 现在著名的异步框架 Asio 也支持协程了。阿里也有个协程库 PhotonLib。小而美的可以研究一下 netcan/asyncio。
2023-02-24归属地：广东
