C++ Boost Coroutine使用协程详解

一、说明语言扩展

以下库扩展了编程语言 C++。

• Boost.Coroutine 使得在 C++ 中使用协程成为可能——其他编程语言通常通过关键字 yield 支持。
• Boost.Foreach 提供了一个基于范围的 for 循环，它是在 C++11 中添加到语言中的。
• Boost.Parameter 允许您以名称/值对的形式并以任何顺序传递参数——例如，这在 Python 中是允许的。
• Boost.Conversion 提供了两个转换运算符来替换 dynamic_cast 并允许您区分向下转换和交叉转换。

二、库Boost.Coroutine

通过 Boost.Coroutine，可以在 C++ 中使用协程。协程是其他编程语言的一个特性，通常使用关键字 yield 来表示协程。在这些编程语言中，yield 可以像 return 一样使用。但是，当使用 yield 时，该函数会记住该位置，如果再次调用该函数，将从该位置继续执行。

C++ 没有定义关键字 yield。但是，使用 Boost.Coroutine 可以从函数返回并稍后从同一位置继续。 Boost.Asio 库也使用 Boost.Coroutine 并受益于协程。

三、示例和代码

Boost.Coroutine 有两个版本。本章介绍第二个版本，即当前版本。这个版本从 Boost 1.55.0 开始可用，并取代了第一个版本。

示例 51.1。使用协程

#include <boost/coroutine/all.hpp>
#include <iostream>
using namespace boost::coroutines;
void cooperative(coroutine<void>::push_type &sink)
{
  std::cout << "Hello";
  sink();
  std::cout << "world";
}
int main()
{
  coroutine<void>::pull_type source{cooperative};
  std::cout << ", ";
  source();
  std::cout << "!\n";
}

Example51.1

示例 51.1 定义了一个函数 cooperative()，它作为协程从 main() 调用。 cooperative() 提前返回 main() 并被第二次调用。在第二次调用时，它会从中断处继续。

要将 cooperative() 用作协程，使用类型 pull_type 和 push_type。这些类型由 boost::coroutines::coroutine 提供，这是一个在示例 51.1 中用 void 实例化的模板。

要使用协程，您需要 pull_type 和 push_type。其中一种类型将用于创建一个对象，该对象将使用您想用作协程的函数进行初始化。另一种类型将是协程函数的第一个参数。

示例 51.1 在 main() 中创建了一个名为 source 的 pull_type 类型的对象。 cooperative() 传递给构造函数。 push_type 用作 cooperative() 签名中的唯一参数。

创建源时，传递给构造函数的函数 cooperative() 会立即作为协程调用。发生这种情况是因为源基于 pull_type。如果源基于 push_type，则构造函数不会将 cooperative() 作为协程调用。

cooperative() 将 Hello 写入标准输出。之后，函数像访问函数一样访问 sink 。这是可能的，因为 push_type 重载了 operator()。 main() 中的 source 表示协程 cooperative()，cooperative() 中的 sink 表示函数 main()。调用 sink 使 cooperative() 返回，而 main() 从调用 cooperative() 的地方继续，并将逗号写入标准输出。

然后，main() 调用 source 就好像它是一个函数一样。同样，这是可能的，因为重载了 operator()。这一次，cooperative() 从中断点继续并将世界写入标准输出。因为 cooperative() 中没有其他代码，协程结束。它返回到 main()，它将一个感叹号写入标准输出。

结果是示例 51.1 显示 Hello, world!

您可以将协程视为协作线程。在某种程度上，函数 main() 和 cooperative() 同时运行。代码在 main() 和 cooperative() 中轮流执行。每个函数内的指令按顺序执行。多亏了协程，一个函数不需要在另一个函数执行之前返回。

示例 51.2。从协程返回一个值

#include <boost/coroutine/all.hpp>
#include <functional>
#include <iostream>
using boost::coroutines::coroutine;
void cooperative(coroutine<int>::push_type &sink, int i)
{
  int j = i;
  sink(++j);
  sink(++j);
  std::cout << "end\n";
}
int main()
{
  using std::placeholders::_1;
  coroutine<int>::pull_type source{std::bind(cooperative, _1, 0)};
  std::cout << source.get() << '\n';
  source();
  std::cout << source.get() << '\n';
  source();
}

Example51.2

示例 51.2 与前面的示例类似。这次模板 boost::coroutines::coroutine 是用 int 实例化的。这使得从协程返回一个 int 给调用者成为可能。

传递 int 值的方向取决于使用 pull_type 和 push_type 的位置。该示例使用 pull_type 在 main() 中实例化一个对象。 cooperative() 可以访问 push_type 类型的对象。 push_type 发送一个值，pull_type 接收一个值；因此，设置了数据传输的方向。

cooperative() 调用 sink，参数类型为 int。此参数是必需的，因为协程是使用数据类型 int 实例化的。通过使用由 pull_type 提供的成员函数 get() 从 main() 中的 source 接收传递给 sink 的值。

示例 51.2 还说明了如何将具有多个参数的函数用作协程。 cooperative() 有一个额外的 int 类型参数，不能直接传递给 pull_type 的构造函数。该示例使用 std::bind() 将函数与 pull_type 链接起来。

该示例将 1 和 2 后跟 end 写入标准输出。

示例 51.3。将两个值传递给协程

#include <boost/coroutine/all.hpp>
#include <tuple>
#include <string>
#include <iostream>
using boost::coroutines::coroutine;
void cooperative(coroutine<std::tuple<int, std::string>>::pull_type &source)
{
  auto args = source.get();
  std::cout << std::get<0>(args) << " " << std::get<1>(args) << '\n';
  source();
  args = source.get();
  std::cout << std::get<0>(args) << " " << std::get<1>(args) << '\n';
}
int main()
{
  coroutine<std::tuple<int, std::string>>::push_type sink{cooperative};
  sink(std::make_tuple(0, "aaa"));
  sink(std::make_tuple(1, "bbb"));
  std::cout << "end\n";
}

Example51.3

示例 51.3 在 main() 中使用 push_type，在 cooperative() 中使用 pull_type，这意味着数据从调用方传输到协程。

此示例说明如何传递多个值。 Boost.Coroutine 不支持传递多个值，因此必须使用元组。您需要将多个值打包到元组或其他结构中。

示例 51.3 显示 0 aaa、1 bbb 和 end。

示例 51.4。协程和异常

#include <boost/coroutine/all.hpp>
#include <stdexcept>
#include <iostream>
using boost::coroutines::coroutine;
void cooperative(coroutine<void>::push_type &sink)
{
  sink();
  throw std::runtime_error("error");
}
int main()
{
  coroutine<void>::pull_type source{cooperative};
  try
  {
    source();
  }
  catch (const std::runtime_error &e)
  {
    std::cerr << e.what() << '\n';
  }
}

协程在抛出异常时立即返回。异常被传输到协程的调用者，在那里它可以被捕获。因此，异常与常规函数调用没有什么不同。

示例 51.4 显示了这是如何工作的。此示例会将字符串错误写入标准输出。

到此这篇关于C++ Boost Coroutine使用协程详解的文章就介绍到这了,更多相关C++ Boost Coroutine内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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