【现代C++】协程的使用

协程是C++20引入的一项重要特性,它允许函数的执行被暂停并在之后恢复,非常适合用于异步编程、数据生产者/消费者模式、状态机等场景。协程的引入旨在提供一种更简洁和直观的方式来处理异步操作和非阻塞编程。以下是C++协程的关键概念和使用示例:

1. 协程基础

在C++中,协程是通过特殊的函数实现的,这些函数可以使用co_awaitco_returnco_yield关键字来暂停和恢复执行。

cpp 复制代码
#include <coroutine>
#include <iostream>
#include <future>

std::future<void> simpleCoroutine() {
    std::cout << "Hello, ";
    co_await std::suspend_always{};
    std::cout << "World!" << std::endl;
    co_return;
}

void runSimpleCoroutine() {
    auto future = simpleCoroutine();
    future.get();  // 输出:Hello, World!
}

2. 使用co_yield生成值

协程可以使用co_yield生成一系列值,非常适合实现生成器模式。

cpp 复制代码
#include <coroutine>
#include <iostream>
#include <vector>

struct Generator {
    struct promise_type {
        int current_value;
        std::suspend_always yield_value(int value) {
            current_value = value;
            return {};
        }
        std::suspend_never initial_suspend() { return {}; }
        std::suspend_never final_suspend() noexcept { return {}; }
        Generator get_return_object() { return Generator{this}; }
        void return_void() {}
        void unhandled_exception() { std::exit(1); }
    };

    std::coroutine_handle<promise_type> coro;

    Generator(promise_type* p) : coro(std::coroutine_handle<promise_type>::from_promise(*p)) {}
    ~Generator() { if (coro) coro.destroy(); }

    int getValue() { return coro.promise().current_value; }
    bool next() { coro.resume(); return !coro.done(); }
};

Generator generateNumbers() {
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        co_yield i;
    }
}

void runGenerateNumbers() {
    auto gen = generateNumbers();
    while (gen.next()) {
        std::cout << gen.getValue() << " ";
    }
    // 输出:0 1 2 3 4
}

3. 使用co_await等待异步操作

co_await表达式可以暂停当前协程的执行,直到等待的对象准备就绪。

cpp 复制代码
#include <coroutine>
#include <future>
#include <iostream>

std::future<int> asyncComputation() {
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    return std::async(std::launch::async, []() { return 42; });
}

std::future<void> awaitCoroutine() {
    int result = co_await asyncComputation();
    std::cout << "Result: " << result << std::endl;
    co_return;
}

void runAwaitCoroutine() {
    auto future = awaitCoroutine();
    future.get();  // 输出:Result: 42
}

4. 协程与异常处理

协程支持异常处理,你可以在协程内部使用try/catch块来处理异常。

cpp 复制代码
#include <coroutine>
#include <iostream>
#include <stdexcept>

std::future<void> exceptionCoroutine() {
    try {
        throw std::runtime_error("Example exception");
        co_return;
    } catch (const std::exception& e) {
        std::cout << "Caught exception: " << e.what() << std::endl;
    }
}

void runExceptionCoroutine() {
    auto future = exceptionCoroutine();
    future.get();  // 输出:Caught exception: Example exception
}

通过这些示例可以看到C++协程如何用于不同的场景,它们提供了一种更直观和简洁的方式来处理异步操作、生成数据和编写复杂的控制流逻辑。

相关推荐
共享家952712 小时前
QT-常用控件(多元素控件)
开发语言·前端·qt
幸运小圣12 小时前
Iterator迭代器 【ES6】
开发语言·javascript·es6
刻BITTER12 小时前
用CMake 实现U8g2 的 SDL2 模拟环境
c++·stm32·单片机·嵌入式硬件·arduino
葱头的故事12 小时前
将传给后端的数据转换为以formData的类型传递
开发语言·前端·javascript
三贝勒文子12 小时前
C++ 多线程实战 14|如何系统性避免死锁
c++
Yupureki12 小时前
从零开始的C++学习生活 9:stack_queue的入门使用和模板进阶
c语言·数据结构·c++·学习·visual studio
远远远远子13 小时前
C++-- 内存管理
c++·算法
一念&13 小时前
每日一个C语言知识:C 数组
c语言·开发语言·算法
小年糕是糕手13 小时前
【数据结构】单链表“0”基础知识讲解 + 实战演练
c语言·开发语言·数据结构·c++·学习·算法·链表
疯狂吧小飞牛13 小时前
Lua C API 中的 lua_rawseti 与 lua_rawgeti 介绍
c语言·开发语言·lua