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上篇介绍了 C++20 协程的诸多内容，独余 co_await 未曾涉及，它是协程中非常重要的一个关键字，用以支持挂起（suspend）和恢复（resume）的逻辑。 本篇便专门来对其进行介绍。 Awaitable type and Awaiter type 较于普通函数，协程支持挂起和恢复。那么何时挂起，何时恢复，便是逻辑之所在。 由于许多问题在解决时都无法立刻得到答案，即结果存在延迟性，在程序中就表现为阻塞。阻塞会导致CPU大量空闲，效率大减，于是就要想办法实现非阻塞。 多线程便是解决阻塞的一个方式，遇到阻塞，便由操作系统进行切换调度，以此实现非阻塞。重叠 IO 亦是一个非阻塞方案，遇到阻塞，提供一个回调函数给操作系统，系统在阻塞完成后调用其继续执行。 这些方案，本质上都是在处理如何挂起和恢复的问题。换言之，就是在遇到阻塞时暂停当前工作，先去进行别的工作，等阻塞完成后再回来继续完成当前工作。 既然拥有共同的处理问题的逻辑，那么对其进行抽象，便能得到一个高层级的类型。这个高层级的类型便是 Awaitable type（即上篇的 Awaitable object）。 简单地说，Awaitable type 就是对阻塞问题进行总结、归纳、提炼要点，所得到的模型。 那么有何好处呢？ 好处就是，我们只要依照抽象后所得模型中的一些规则，便能定义出所有类似问题的解决逻辑，所有类似问题都能依此模型进行解决。 乍听很复杂，其实并不难，只要依规则行事便可。 那么具体规则又是什么？ 其实只是三个接口： await_ready() await_suspend() await_resume() 它们分别代表着：是否阻塞、挂起、恢复。 将程序中阻塞完成的条件，写到 await_ready 函数中，便能依此决策何时挂起，何时恢复。 一个类型若直接实现了这三个接口，那么这个类就被称为 Awaiter。 什么意思呢？若类型 A 本身并未实现这三个接口，而是通过类型 B 实现的，那么类型 A 就称作 Awaitable，类型 B 称作 Awaiter。… Continue Reading C++20 Coroutines: operator co_await

Introduction 自 C++11 开始，很多更新都集中在并发支持上，从最初的线程基础支持，到如今的协程，C++ 已经日趋完善。 协程是继线程之后的又一利器，若论年龄，协程倒比线程要大。由于早期的线程主要在单 CPU 上运行，仅是模拟多线程，故又称“伪线程”。伪线程和协程的思路颇有相似之处，以致难以旌别，其实它们各有应用场景。 本篇将回答下列问题： 什么是协程？ 协程与进程和线程有何区别？ 什么是并发，和并行有何区别？ 协程和函数有何区别？ 什么是有栈协程，无栈协程？ 协程的使用场景有哪些？ Coroutines TS 是什么？ 如何使用 C++20 Coroutines？ 本篇旨在明析概念，不会出现太多代码，概念清晰后，下篇将有大量代码来解析协程。 Concurrency versus Parallelism 要理清协程的定位，须得先能够旌别并发与并行。可以先来看看百科的定义： 并行是指“并排行走”或“同时实行或实施”。 在操作系统中是指，一组程序按独立异步的速度执行，无论从微观还是宏观，程序都是一起执行的。 对比地，并发是指：在同一个时间段内，两个或多个程序执行，有时间上的重叠(宏观上是同时,微观上仍是顺序执行)。 这里用了两个词：宏观和微观。宏观指从大的角度来看，微观指从小的角度来说。通俗地说，宏观指的是能够通过眼睛看到的，微观则是眼睛看不到的。并发在宏观上同时，微观上为顺序执行。这就是伪线程的实现思路，通过迅速地在各个模块之间切换执行，以迷惑视觉，使得看起来像是同时执行的，其实底层依旧是顺序执行的。 线程在早期并非必须，因为都是命令窗口，就是从上往下依次执行的。而 Windows 拥有界面，在执行任务之时可以随意进行别的操作，因此界面常常会卡死。MS 便搞了个模拟同步运行的机制，便是线程。了解过 CPU 发展历史的会知道，早期 CPU 频率步步直升，人们都以为这种趋势能够持续下去。这也意味着你写的程序不用更新也能随着 CPU 的增强而自动增强性能。 所以早期都是单核 CPU。随着物理瓶颈到来，频率提升之路步步维艰，生产厂商便转变策略，通过将多个核心置于一起，产生多核CPU来提升性能。这便是性能不够，数量来凑。也因此，真正的多线程得以实现。 真线程的执行便为并行执行。由于每个核心都是独立的，因此可以同时执行。此时，无论是视觉上，还是底层实现上，都是真正的同时执行。 既然有并发与并行两种形式，那么我们对其进行排列组合，便能得出4种结果。 一个既无并行，也无并发的程序处于并发的能力最弱，只能顺序执行每条任务，这一般是一个很小的程序。当有并发，无并行时，能够充分发挥单核CPU的性能，伪线程与协程便属此列。而无并发，有并行时，也就是说是多核CPU，但一个核心上只开了一个线程，此时的确是并发。但和有并发无并行时所达到的效果是一样的，真线程便属此列。 也正因如此，线程和协程的效果只用眼睛是无法分辨的。有很多人便说有了多线程为啥还要加入协程呢？其实协程和线程分工并不同，一个是并发，一个是并行，不过伪线程也属于并发罢了。 那现在你可能又要改变问题了，既然伪线程也是并行，那么请问协程和伪线程又如何区分？ 这个问题才是关键，其实主要区别是调度问题，本文第四节将会详细对比协程与线程。 只有并发，或只有并行，都无法处理高并发需求，所以二者呈互补之势，共同发挥CPU的最大性能。 下面再以一个例子来谈谈并发与并行。… Continue Reading Demystifying C++20 Coroutines