C++怎样使用协程提高并发性能

在C++中，协程（coroutines）是一种轻量级的线程，可以在单个线程内实现并发。它们允许你在函数执行过程中暂停和恢复，从而在不增加线程切换开销的情况下实现并发。C++20引入了对协程的原生支持，主要通过co_await、co_yield和co_return这三个关键字来实现。

要使用协程提高并发性能，请按照以下步骤操作：

1. 引入必要的头文件：

#include <coroutine>
#include <iostream>
#include <thread>

2. 定义一个协程类型。这里我们定义一个简单的生成器，它可以生成一系列整数：

struct Generator {
    struct promise_type {
        int current_value;

        auto get_return_object() { return Generator{std::coroutine_handle<promise_type>::from_promise(*this)}; }
        auto initial_suspend() { return std::suspend_never{}; }
        auto final_suspend() noexcept { return std::suspend_never{}; }
        void return_void() {}
        void unhandled_exception() { std::terminate(); }

        auto yield_value(int value) {
            current_value = value;
            return std::suspend_always{};
        }
    };

    std::coroutine_handle<promise_type> coro;

    explicit Generator(std::coroutine_handle<promise_type> h) : coro(h) {}
    ~Generator() { if (coro) coro.destroy(); }

    bool move_next() {
        coro.resume();
        return !coro.done();
    }

    int current_value() const { return coro.promise().current_value; }
};

3. 创建一个协程函数，该函数使用co_yield关键字生成一系列整数：

Generator count_up_to(int max) {
    for (int i = 1; i <= max; ++i) {
        co_yield i;
    }
}

4. 在主函数中调用协程函数，并使用move_next()方法遍历生成的整数序列：

int main() {
    auto gen = count_up_to(5);

    while (gen.move_next()) {
        std::cout << gen.current_value() << std::endl;
    }

    return 0;
}

这个例子中的协程函数count_up_to会在每次调用co_yield时暂停执行，并将生成的整数值返回给主函数。主函数通过调用move_next()方法来恢复协程的执行，直到所有整数都被生成。

使用协程可以提高并发性能，因为它们避免了线程切换的开销。然而，请注意，协程并不是万能的。在某些情况下，使用多线程和线程池可能会带来更好的性能。在选择使用协程还是多线程时，请根据你的应用程序的需求和特点进行权衡。