协程在C/C++中的应用

什么是协程？

协程（Coroutine），也称协作式多任务（Cooperative multitasking），是一种用户态线程。与传统的抢占式多任务相比，协程的执行流程由用户自己掌控，因此可以更加灵活地控制代码的执行以及上下文的切换。

协程的核心思想是在一个线程内部维护多个执行流程，这些执行流程之间可以通过协程间切换（或称为挂起和恢复）实现同步和调度，并且不同于线程，协程的开销非常小，可以轻松创建和销毁。

协程在C/C++中的实现

C/C++本身并不支持协程，但是协程可以通过一些特定的语法和库来实现。

C语言中的协程

近年来，随着C语言标准的不断升级，越来越多的支持协程的库被加入到Linux系统中，如ucontext、setjmp等。这些库使用起来简单，但是并没有原生支持协程的功能，需要用诸如goto等特殊语法来实现。

下面是一个使用setjmp和longjmp实现协程的例子：

#include <stdio.h>
#include <setjmp.h>

jmp_buf job1, job2;

void co1() {
    printf("co1 start\n");
    if (setjmp(job1) == 0) {
        longjmp(job2, 1);
    }
    printf("co1 end\n");
}

void co2() {
    printf("co2 start\n");
    if (setjmp(job2) == 0) {
        longjmp(job1, 1);
    }
    printf("co2 end\n");
}

int main() {
    co1();
    co2();
    return 0;
}

C++语言中的协程

近年来，C++标准也加入了对协程的支持，如C++20标准中加入了协程特性。使用协程需要用到协程库，如Boost.Coroutine2、CoroutineTS等。

下面是一个使用Boost.Coroutine2实现协程的例子：

#include <iostream>
#include <boost/coroutine2/all.hpp>

void worker(boost::coroutines2::coroutine<int>::push_type& yield) {
    std::cout << "worker 1" << std::endl;
    yield(1);
    std::cout << "worker 2" << std::endl;
    yield(2);
    std::cout << "worker 3" << std::endl;
}

int main() {
    boost::coroutines2::coroutine<int>::pull_type source{worker};
    std::cout << source.get() << std::endl;
    std::cout << source.get() << std::endl;
    return 0;
}

协程的应用场景

协程的应用场景非常广泛，常见的包括异步IO、协程池、负载均衡等等。

例如，在异步IO编程中，为了避免线程或进程在IO操作时的阻塞，可以使用协程来实现多路复用。协程可以非常方便的实现轮询多个socket，等待其IO完成，从而达到异步IO的效果。

总结

协程是一种非常灵活的多任务编程方式，可以轻松实现各种异步操作和调度。尽管C/C++本身不支持协程，但是通过特定库的支持和一些特殊语法的使用，我们仍然可以方便地在这两种语言中使用协程。