Wie verwende ich Coroutinen, um gleichzeitige Programmierung in C++ zu implementieren?

So verwenden Sie Coroutinen, um gleichzeitige Programmierung in C++ zu implementieren

Coroutinen sind einfache Parallelitätsprimitive, die es Programmierern ermöglichen, parallele Aufgaben auszuführen, ohne separate Threads zu erstellen. Dies ist für sehr I/O-intensive Anwendungen nützlich, da Coroutinen beim Aufgabenwechsel viel weniger Overhead verbrauchen als Threads.

Koroutinen in C++

Koroutinen wurden in C++ 20 als std::coroutine-Framework eingeführt. Coroutine ist eine Generatorfunktion, die die Ausführung unterbrechen und über einen co_yield-Ausdruck einen Wert zurückgeben kann. Im Gegensatz zu regulären Generatoren können Coroutinen die Ausführung mehrmals unterbrechen und wieder aufnehmen.

// 一个协程示例
std::coroutine<int> my_coroutine() {
  int value = 0;
  while (true) {
    value++;
    co_yield value;  // 挂起执行并返回 value
  }
}

Praktische Beispiele für Coroutinen

Coroutinen sind in den folgenden Szenarien sehr nützlich:

• Nicht blockierende E/A-Operationen: Coroutinen können verwendet werden, um nicht blockierende E/A-Operationen wie Netzwerke zu implementieren Anfragen oder Dateien lesen.
• Pipes und Filter: Coroutinen können verwendet werden, um Pipelines und Filter für die Verarbeitung und Transformation von Datenströmen zu erstellen.
• Gleichzeitige Aufgaben koordinieren: Koroutinen können verwendet werden, um mehrere gleichzeitige Aufgaben zu koordinieren, z. B. parallele Datenverarbeitung oder verteiltes Rechnen.

Beispiel: Verwendung von Coroutinen für nicht blockierende E/A

Das folgende Beispiel zeigt, wie Coroutinen für nicht blockierende Netzwerkanforderungen verwendet werden:

#include <iostream>
#include <future>

// 一个协程来发送 HTTP 请求
std::coroutine<std::string> get_url(const std::string& url) {
  // 创建一个 HTTP 客户端
  auto client = std::make_unique<cpprestsdk::http_client>(url);
  
  // 向服务器发送 GET 请求
  auto response = co_await client->request(cpprestsdk::methods::GET);
  
  // 返回响应体
  co_return response.extract_string().get();
}

int main() {
  // 并发发送两个 HTTP 请求
  auto f1 = std::async(std::launch::async, get_url("https://example.com/1"));
  auto f2 = std::async(std::launch::async, get_url("https://example.com/2"));
  
  // 获取请求结果
  std::cout << f1.get() << std::endl;
  std::cout << f2.get() << std::endl;
}

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