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C++协程示例

2023-06-27 11:07:35 深夜i 11 0

C++ 协程示例

C++协程是一种比线程更轻量级的并发解决方案，它不需要创建额外的线程，可以在一个线程中同时处理多个任务。C++20中通过引入协程库，为C++程序员提供了一种实现协程的标准方式。

下面是一个简单的C++协程示例，该示例演示了如何使用协程来实现异步读取文件，示例代码如下：

#include <iostream>
#include <string>
#include <fstream>
#include <experimental/coroutine>
using namespace std::experimental;
struct file_reader
{
  std::string filename;
  struct promise_type
  {
    promise<void> p;
    std::ifstream f;
    file_reader get_return_object()
    {
      return { this };
    }
    void start_read_file(file_reader& reader)
    {
      f.open(reader.filename);
      if (f.is_open())
      {
        p.set_value();
      }
      else
      {
        p.set_exception(std::make_exception_ptr(std::runtime_error("Unable to open file")));
      }
    }
    std::experimental::suspend_always initial_suspend()
    {
      return {};
    }
    std::experimental::suspend_always final_suspend() noexcept
    {
      return {};
    }
    void unhandled_exception()
    {
      p.set_exception(std::current_exception());
    }
  };
  file_reader(promise_type* p)
    : p_(p)
  {}
  ~file_reader()
  {
    if (p_ != nullptr)
    {
      p_->f.close();
    }
  }
  void resume()
  {
    p_->start_read_file(*this);
  }
  std::experimental::coroutine_handle<promise_type> coro_handle()
  {
    return p_.coroutine();
  }
  std::string read_file()
  {
    std::string file_content;
    while (!p_.done())
    {
      char buf[1024];
      p_.f.read(buf, sizeof(buf));
      file_content.append(buf, p_.f.gcount());
      if (p_.f.eof())
      {
        break;
      }
      p_.p.await_suspend(coro_handle());
    }
    return file_content;
  }
private:
  std::coroutine_handle<promise_type> p_;
};
std::experimental::coroutine_handle<> read_file_async(std::string filename)
{
  std::cout << "Start reading file asynchronously..." << std::endl;
  file_reader file{ std::move(filename) };
  file.resume();
  co_await file.coro_handle();
  std::cout << "Reading file completed." << std::endl;
  std::string file_content = file.read_file();
  std::cout << "File content:" << std::endl;
  std::cout << file_content << std::endl;
  co_return;
}
int main()
{
  read_file_async("example.txt");
  return 0;
}

在上面的示例中，我们定义了一个名为`file_reader`的结构体，并在该结构体中定义了一个名为`promise_type`的内部结构体。`promise_type`用于创建协程返回的对象，并在该对象上执行异步操作。

在`promise_type`结构体中，我们声明了一个`promise`对象，它用于管理协程的状态，同时也用于协程的挂起和恢复。我们也声明了一个`std::ifstream`对象，用于读取文件。

在`get_return_object()`函数中，我们创建并返回了一个`file_reader`对象，它是由`promise_type`对象创建的。

`start_read_file()`函数用于启动文件读取操作。该函数打开文件并将操作状态存储在`promise`对象中。如果文件无法打开，则使用异常设置`promise`对象。

在`initial_suspend()`和`final_suspend()`函数中，我们返回了一个`std::experimental::suspend_always`对象，该对象用于告诉协程管理器该如何挂起和恢复协程。

在`unhandled_exception()`函数中，我们使用`set_exception`函数设置协程的异常状态。

在`file_reader`结构体中，我们定义了一个名为`resume()`的函数，它用于启动文件读取操作。该函数调用了`start_read_file()`函数。

在`coro_handle()`函数中，我们返回了协程的句柄，该句柄用于执行协程。

最后，在`read_file_async()`函数中，我们创建了一个`file_reader`对象，并使用`resume()`函数启动了文件读取操作。然后，我们使用`co_await`语句等待异步操作的完成，并调用了`read_file()`函数读取文件内容。

总之，C++协程是一种实现并发编程的好方法。该示例展示了如何使用协程来实现异步文件读取，这可以提高程序的性能和响应速度。你可以用C++协程来解决其他需要并发处理的问题。

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