详解c++20协程如何使用

什么是协程

新接触的人看了网上很多人的见解都是一头雾水，本人的理解，协程就是可中断的函数，这个函数在执行到某一时刻可以暂停，保存当前的上下文（比如当前作用域的变量，函数参数等等），在后来某一时刻可以手动恢复这个中断的函数，把保存的上下文恢复并从中断的地方继续执行。简而言之，协程就是可中断的函数，协程如何实现：保存上下文和恢复上下文。
你可能会说协程不会这么简单的吧，我这里来举例一下啊，如python的协程

def test():
  print('begin')
  yield
  print('hello world')
  yield
  print('end')
t = test()
next(t)

以上就是一个协程，怎么调用它呢，如果直接使用test()，它不是调用，而是返回一个句柄(python中叫生成器)，通过这个句柄就可以启动这个协程，以下是调用结果

在这里插入图片描述

很显然，这个函数只执行了一部分，继续执行下去只要继续调用next就可以，如上的test函数只有两次“中断”，调用三次next就会执行完毕（由于是主讲c++20协程，python协程的细节不会去讲）

在这里插入图片描述

调度器

如果是上面的这种协程是没有什么实际用途的，协程和调度器结合起来才是真正发挥作用的时候。调度器就是处理好协程之间的调用，知道所有协程调用的时机，通过调度器可以实现更多的功能，如定时协程，io协程，以下依旧拿python的协程来举例（各位请勿着急，实在是python太好举例了，前面先说明白，后面c++20的协程才好讲）
还是定义一个协程

async def test():
  print('begin')
  print('end')

python为了区分迭代器生成器和协程，加入了新关键字async和await，并且在里面不能使用yield关键字，不过原理都是一样的，以上的协程中途没有中断（没有上下文的切换），一次便可以执行完毕。

好，现在开始说调度器，调度器简单理解为一个队列，将一个协程扔进调度器，调度器根据来执行所有的协程，那么调度器如何执行呢，简单来说就是使用一个循环，从队列中取出协程，然后“复苏”这个协程，如下

在这里插入图片描述

首先看main函数，asyncio.ensure_future(test())就是将main这个协程扔进调度器的队列中
asyncio.get_event_loop()就是获得这个循环，

loop.run_forever()就是开始这个循环，在循环中，会从队列中取出协程执行，先看执行结果

在这里插入图片描述

因为test协程没有进行上下文的切换，当循环直接复苏一次test协程后，test协程就直接执行完毕了，前面所讲，基于这个调度器可以实现很多额外的功能，如果说在这个循环中我加入一个睡眠的协程，用一个键值对（键为超时的时间戳，值为协程句柄），在循环中不停的获取当前的时间戳，然后从这个队列中比对时间戳，当时间戳相等后就表明这个协程就已经可以执行了，直接取出协程并复苏执行（当前可以这样理解，调度器肯定不是这样的步骤，还有很多很复杂的步骤，不过我们并不需要知道（一般来讲））

看如下的改造

在这里插入图片描述

在test协程中增加了一句await asyncio.sleep(1)，这样就发生了一次上下文的切换，在循环中，开始从队列中取出这个test协程执行，执行途中遇到了asyncio.sleep(1)，test协程就保存当前的上下文，然后“中断”，中断后，程序流程又回到了循环中，然后在队列中又增加一个键为时间戳值是test协程句柄的一项，下一次训换开始直接获取当前时间戳，然后比对，如果超时了，就继续拿出test协程进行执行（暂时这样理解），

所以执行结果如下

在这里插入图片描述

先打印begin，然后等待一秒中，然V"#YhY~h"7&3GG3F&'22V"c&SsV#vVfVccVFF3F6S3cr##УУFGFVWNyN;vw>yGFVWNjKK[KXX{X'#УУZx#УУ7GFWBv6V"#YhY~h"7&3GG3F&'22V"cC6S3ssFcsS&cfVCvSCS33Rr##УУZxxnhKnYhZ~zKZ^Z:hHz[^{NnKyJXzik[yN[jУ[#УУ7GFWBv6V"#YhY~h"7&3GG3F&'22V"cSS#Sff&63Sc3CS&33CCr#У.hXiXNhh^i{nKnKhK>zxiyNh^i{n;.hyNhKhzy.xKnYnZx#УУ7GFWBv6V"#YhY~h"7&3GG3F&'22V"c&&f#3&c#fScCc&3#V&Vcs3FF2r##УУZx[jiKnXhУУ7GFWBv6V"#YhY~h"7&3GG3F&'22V"cfVc3&6VSsfC3c6&#&r##УУ>hVWNYhX{~ffW.*>KX[YXZhNIX#УУ7GFWBv6V"#YhY~h"7&3GG3F&'22V"c3f#&CC33#3sSbr##УУ7GFWBvgB#{ZJ~ZxnZH~Z[niYKYY#У&VcGGSB2F&gWGW&U""F&vWC7F&gWGW&^yNK>z#У&VcGGSB2gWGW&U""F&vWC&gWGW&SnK>zУ7GFWBvgB#>XG6ih~KnZKKhiyNj ~ZУ7GFWBvgB#YhY~h"7&3GG3F&'22V"cS&663cCC3c#v&VSvbr#У#Y#Уx[KXz[>hX[~ZH~KKzZ;iNik[i[iKKZHNynhiXzyN>[nYI^>yJXKKXz&gWGW&^iXyNKK>[nYhZyXzhyNXzJh~;nz[{XiyNXz[XZ^>[nYiNXz[>ZYyNXXKnx+ni2KNYKjKjyNhJ.8##Юih~KnZKKihiyNj ~ZK>zjKj>Xzi^X[yN>[nYih~NNiKK^yNhyJyNyJyNiVfyNh7&>Ky>zKKz[njKjjXiih~K>XZ{9^8#УjX[>Knz62#XzZh.KKyJyNih~z[K{NZIyX[62#XzXh^Z{J.zKK^XNih~zhn{~{XyNyX[>ih~z[ZJ~Z^YZIiJ