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C++20协程调度器: 介绍与使用

2023-07-13 17:51:37 深夜i -- --

C++20 协程调度器介绍使用并发编程

近年来，随着计算机技术的不断发展，越来越多的程序员开始关注协程技术。在协程技术中，协程调度器是一种很重要的机制，它可以确保协程任务的正确执行顺序，从而提升程序性能和稳定性。而在C++20标准中，协程调度器已经被正式引入，并成为了该标准的一个重要特性。

协程是一种轻量级的线程，可以在同一个线程中实现多个协程任务的切换执行。这样一来，就可以避免线程上下文切换带来的性能损失，并提升程序的并发性。但是，协程任务的执行顺序往往是不确定的，这会带来一些问题，例如死锁和饥饿等问题。因此，引入协程调度器就变得尤为重要。

在C++20标准中，协程调度器是通过一个抽象的interface来实现，该interface包括以下几个方法：

- void schedule()：将当前协程任务插入到可以执行的任务列表中，并让出CPU时间。

- void yield()：挂起当前协程任务，让出CPU时间。

- bool has_pending_coroutines()：检测是否有等待执行的协程任务。

- void run_pending_coroutines()：执行等待执行的协程任务。

除了这些基本方法以外，还可以通过继承coroutine_scheduler_interface并实现自定义的调度器，从而实现更加灵活的协程任务调度。

下面是一个简单的示例代码，展示使用C++20协程调度器的基本流程：


#include <coroutine>
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
struct coroutine_scheduler_interface {
  virtual void schedule(coroutine_handle<> handle) = 0;
  virtual void run_pending_coroutines() = 0;
  virtual bool has_pending_coroutines() const = 0;
  virtual ~coroutine_scheduler_interface() = default;
};
class my_scheduler: public coroutine_scheduler_interface {
public:
  virtual void schedule(coroutine_handle<> handle) override {
    coroutines.push_back(handle);
  }
  virtual void run_pending_coroutines() override {
    while (has_pending_coroutines()) {
      auto handle = coroutines.front();
      coroutines.pop_front();
      handle.resume();
    }
  }
  virtual bool has_pending_coroutines() const override {
    return !coroutines.empty();
  }
private:
  deque<coroutine_handle<>> coroutines;
};
struct my_coroutine {
  struct promise_type {
    my_coroutine get_return_object() {
      return my_coroutine(coroutine_handle<promise_type>::from_promise(*this));
    }
    auto initial_suspend() { return suspend_never{}; }
    auto final_suspend() { return suspend_never{}; }
    void return_void() {}
    void unhandled_exception() {}
  };
  my_coroutine(coroutine_handle<promise_type> h): handle(h) {}
  void resume() { handle.resume(); }
  bool done() const { return handle.done(); }
private:
  coroutine_handle<promise_type> handle;
};
void foo(my_scheduler& sched) {
  cout << "foo start\n";
  sched.schedule(coroutine_handle<>(my_coroutine::promise_type{}));
  cout << "foo end\n";
}
void bar() {
  cout << "bar start\n";
  cout << "bar end\n";
}
int main() {
  my_scheduler sched;
  foo(sched);
  bar();
  while (sched.has_pending_coroutines()) {
    sched.run_pending_coroutines();
  }
  return 0;
}

上述代码中，我们定义了一个自定义的协程调度器my_scheduler，然后定义了两个协程任务foo和bar。在foo函数中，我们调用了调度器提供的schedule方法，将协程任务传递给调度器。在main函数中，我们先调用foo函数，然后再调用bar函数，并通过while循环，不断执行调度器的run_pending_coroutines方法，直到所有协程任务都执行完毕。

总之，C++20协程调度器可以帮助我们实现更加灵活和高效的协程任务调度，从而提升程序性能和稳定性。如果你正在使用C++20标准或者想要学习协程技术，建议你深入学习并尝试使用C++20的协程调度器。

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