C++ task 类型：异步操作的统一封装与组合 (讲座模式) 各位靓仔靓女，欢迎来到今天的C++异步编程小课堂！今天我们不聊虚的，直接上干货，主题就是C++11引入的task类型。这玩意儿就像异步世界里的瑞士军刀，能把各种乱七八糟的异步操作收拾得服服帖帖，还能像搭积木一样组合起来，简直不要太方便！ 为什么要用task？ 在没有task之前，C++的异步编程简直就是一场噩梦。各种线程、锁、条件变量满天飞，代码写得比意大利面条还乱。而且，异常处理也是个大问题，一不小心就崩溃给你看。 task的出现就是为了解决这些痛点。它可以： 统一封装异步操作: 把一个异步操作包装成一个task对象，就像把一团乱麻整理成一个整齐的线团。 简化异常处理: task会默默地把异步操作中的异常存起来，等你用get()取结果的时候再抛出来，避免程序直接崩溃。 方便组合异步操作: 可以像搭积木一样，把多个task组合起来，形成更复杂的异步流程。 简单来说，task就是让异步编程变得更简单、更安全、更可控。 task的基本用法：把函数变成异步任务 最简单的用法就是用std::async把一个函数变成一个task。s …
C++ `generator` (C++23)：使用协程实现惰性求值的序列生成器
好的，没问题，直接进入主题！ 各位观众老爷，大家好！今天咱们聊聊C++23里新加入的“generator”，这玩意儿可是个好东西，能让你用协程优雅地实现惰性求值的序列生成器。简单来说，就是你想用多少就生成多少，不用一股脑全算出来，省时省力，妈妈再也不用担心我的内存爆炸了！ 为啥需要惰性求值？ 在说generator之前，先来聊聊为啥我们需要惰性求值。设想一个场景，你需要计算一个巨大的斐波那契数列，比如前100万项。如果直接用循环计算并存储所有结果，那内存可要吃紧了。而且，如果你只需要前10项，后面的999990项就算出来也浪费了。 惰性求值就像“现吃现做”，你想要第n项，它才计算第n项，之前的项算完就可以扔掉了，内存占用大大降低。 generator闪亮登场 C++23的generator就是为了实现这种惰性求值而生的。它基于协程，允许你像写普通函数一样生成序列，但实际上数据是按需生成的。 generator的基本用法 generator定义在<generator>头文件中。最简单的用法如下： #include <iostream> #include <g …
C++ 协程与异步 I/O：构建高性能非阻塞网络服务
好的，我们开始！ 大家好！今天咱们聊聊C++协程与异步I/O，主题是“构建高性能非阻塞网络服务”。这玩意听起来高大上，其实也没那么神秘。咱们争取用最接地气的方式，把这事儿掰扯清楚。 一、为啥要用协程和异步I/O？ 想象一下，你要开个饭馆。传统的做法是，一个服务员（线程）一次只能服务一个客人。客人点完菜，服务员就得在那儿等着厨师做完，才能把菜端上去。如果客人点的菜比较复杂，服务员就得一直等着，啥也干不了，效率贼低。 现在咱们换个思路。服务员收到客人的菜单，直接扔给厨房（异步I/O），然后转身去服务其他客人。等菜做好了，厨房会通知服务员（回调函数），服务员再把菜端上去。这样，服务员就不用傻等了，可以同时服务多个客人，效率蹭蹭往上涨。 这就是异步I/O的魅力。线程不用阻塞在I/O操作上，可以去做其他事情。 那协程呢？协程可以理解为更轻量级的线程。线程切换的开销比较大，而协程的切换开销非常小，几乎可以忽略不计。而且，协程可以让你用同步的方式写异步的代码，代码可读性大大提高。 所以，协程+异步I/O，简直就是高性能网络服务的黄金搭档！ 二、C++协程基础：Promise、Future、Await …
C++ 协程的 Promise Type：自定义协程行为的接口
好的，系好安全带，各位观众老爷们！今天咱们要聊的是C++协程里一个相当重要的角色——Promise Type。这玩意儿，说白了，就是协程的“管家婆”，负责协程的创建、启动、暂停、恢复、以及最终的返回值和异常处理。没有它，协程就像没了缰绳的野马，指不定跑到哪儿去了。 Promise Type 是个啥？ 你可以把 Promise Type 看作是一个类，这个类定义了协程的行为。编译器会根据你定义的 Promise Type，生成协程的“骨架”。这个骨架包括： 协程帧 (Coroutine Frame): 协程的所有局部变量、参数、以及状态信息都存储在这里。 状态机 (State Machine): 控制协程在不同执行点之间的切换。 Promise 对象 (Promise Object): 咱们今天要重点讲的，负责协程的生命周期管理。 编译器会默默地创建 Promise Type 的实例，并将其与协程帧关联起来。这意味着 Promise 对象可以访问协程的所有局部变量和参数，并且可以控制协程的执行流程。 为什么需要 Promise Type？ C++协程的设计哲学是“零开销抽象”。也就是说， …
C++ 协程的状态机：编译器如何转换协程代码
好的，没问题，咱们直接开始！ 大家好，欢迎来到今天的“C++协程状态机：编译器如何玩转你的代码”讲座。今天咱们不搞那些虚头巴脑的理论，直接撸起袖子，看看编译器这老小子，是怎么把看似优雅的协程代码，变成一堆状态机的。 什么是协程？（简短回顾） 简单来说，协程是一种轻量级的并发方式，它允许你在一个函数中暂停执行，稍后再恢复执行。这和多线程不一样，协程的切换是在用户态完成的，没有内核参与，所以开销更小。 状态机：协程背后的秘密武器 协程的本质就是一个状态机。想想看，一个函数在执行过程中可能会暂停，然后恢复。这意味着函数需要记住它暂停时的状态，包括局部变量的值、执行到哪一行代码等等。状态机就是用来管理这些状态的。 编译器：协程状态机的缔造者 编译器负责将你的协程代码转换成一个状态机。这个过程相当复杂，但我们可以把它拆解成几个关键步骤： 识别协程： 编译器首先要识别哪些函数是协程。这通常通过co_await、co_yield或co_return关键字来标记。 创建协程帧： 编译器会创建一个特殊的结构体，称为协程帧（coroutine frame）。这个结构体用于存储协程的状态信息，包括： 局部变 …
C++ `std::coroutine_handle`：协程句柄的创建与操作
好的，没问题！我们现在开始进入协程句柄的世界！ 各位观众，晚上好！今天我们要聊聊C++协程里的一个关键角色——std::coroutine_handle，也就是协程句柄。这玩意儿，初听起来感觉很高大上，但其实理解起来并不难，就像…就像剥洋葱，一层一层地扒开，总能看到核心的美味（虽然有些人觉得剥洋葱会辣眼睛）。 什么是协程句柄？ 简单来说，std::coroutine_handle 是一个指向协程实例的指针。它允许你在协程外部控制协程的生命周期，比如恢复执行、销毁协程等等。你可以把它想象成一个遥控器，用来控制你的协程机器人。 为什么我们需要协程句柄？ 因为协程不像普通函数那样，调用完就彻底结束了。协程可以挂起，可以恢复，可以在不同的时间点执行不同的代码。如果没有一个句柄来追踪和控制它，那简直就是一场灾难。想象一下，你的协程像脱缰的野马一样到处乱跑，你却无能为力，这感觉酸爽吗？ std::coroutine_handle 的类型 std::coroutine_handle 本身是一个模板类，可以接受一个模板参数，用来指定协程返回类型。 std::coroutine_handle …
C++ 协程（Coroutines）基础：`co_await`, `co_yield`, `co_return` (C++20)
好的，下面开始我们的C++协程讲座！ 各位观众老爷，今天我们来聊聊C++20引入的协程，这玩意儿听起来高大上，实际上也没那么玄乎。咱们要搞清楚co_await, co_yield, 和 co_return这三个核心关键字，它们就像协程的发动机，控制着协程的暂停、恢复和结束。 协程是啥？跟线程有啥区别？ 想象一下，你是一个厨师，同时要烤面包、煮咖啡、煎鸡蛋。如果你是单线程模式，你就得按顺序来，烤完面包才能煮咖啡，煮完咖啡才能煎鸡蛋。这效率多低啊！ 但如果你会协程，你就可以先开始烤面包，然后发现要等面包发酵，就暂停一下，去煮咖啡，咖啡煮好后，发现鸡蛋还没到时间，又暂停一下，回去烤面包。这样，你就可以在多个任务之间来回切换，充分利用时间。 简单来说，协程是一种用户态的线程，它允许你在函数执行过程中暂停执行，并稍后从暂停的地方恢复执行。关键是，协程的切换是由程序员控制的，而不是像线程那样由操作系统调度。 特性 线程 协程 调度者 操作系统 程序员/协程库 上下文切换 需要操作系统内核介入，开销大 用户态切换，开销小 并发性 真正的并行，需要多核CPU支持 伪并行，单线程内实现并发 适用场景 C …
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C++ `folly::Future` 与 `folly::Promise`：Facebook 异步库的深度解析
好的，那我们现在开始今天的讲座，主题是 C++ folly::Future 与 folly::Promise，这是 Facebook Folly 库中非常重要的异步编程利器。 大家好！今天我们要聊聊 folly::Future 和 folly::Promise，这对黄金搭档，它们可以帮助你在 C++ 中轻松玩转异步编程。如果你之前被多线程搞得头昏脑胀，或者被回调地狱折磨得欲仙欲死，那么 folly::Future 和 folly::Promise 绝对是你的救星。 什么是 folly::Future 和 folly::Promise？ 简单来说，folly::Promise 负责“承诺”一个未来的值，而 folly::Future 则负责“等待”这个值的到来。它们就像一对情侣，Promise 负责制造惊喜，Future 负责满怀期待地等待。 folly::Promise： 就像一个信使，它负责把结果从一个线程传递到另一个线程。你可以用 Promise 来设置一个值，或者抛出一个异常。 folly::Future： 就像一个接收器，它负责等待 Promise 传递过来的值。你可以从 Fu …
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C++ `Boost.Asio` 异步网络编程：Proactor/Reactor 模式实现
好，各位观众，今天咱们来聊聊C++ Boost.Asio的异步网络编程，特别是Proactor和Reactor模式。这俩货，听起来高大上，其实就是两种组织异步事件处理的方式。咱们用大白话，加上实在的代码，把它们扒个精光。 第一幕：异步编程，咋回事？ 先搞清楚，啥是异步编程？简单说，就是你发起一个操作，不用死等结果，可以先去干点别的。等结果来了，系统会通知你，或者你定时去问问：“嘿，好了没？” 这和同步编程不一样。同步编程就像你去饭馆点菜，必须站在那儿等，菜不上来，你一步都不能走。异步编程呢，你点完菜，服务员给你个号码牌，你可以去逛街，等号码牌亮了，再去取餐。 在网络编程里，异步就意味着你的程序不用阻塞在recv或者send这些耗时的操作上，可以同时处理多个连接。这样，你的服务器才能扛住更大的流量，响应更快。 第二幕：Boost.Asio，神器在手 Boost.Asio是C++界异步编程的瑞士军刀。它提供了一套统一的接口，让你可以在不同的操作系统上编写异步程序，而不用关心底层的实现细节。 io_context: 这是Asio的核心，相当于一个事件循环。所有的异步操作都通过io_conte …
C++ 异步 I/O (Asynchronous I/O)：系统层面的非阻塞操作
各位观众，各位朋友，各位未来的编程大神们，大家好！ 今天咱们来聊聊C++里的异步I/O，这玩意儿听起来高大上，但其实就是让你的程序在等待数据的时候，别傻乎乎地在那儿杵着，而是可以先去干点别的，等数据来了再回来处理，大大提高效率。想象一下，你一边烧水一边写代码，水开了再回去泡茶，总比你一直盯着水壶看要强得多吧？这就是异步I/O的精髓。 什么是异步I/O？ 首先，我们得明白同步I/O和异步I/O的区别。 同步I/O: 你发起一个I/O操作，程序就得老老实实地等着，直到操作完成才能继续往下走。就像你排队买东西，必须等到轮到你，付完钱才能离开。 异步I/O: 你发起一个I/O操作，然后就可以去做别的事情了，系统会在I/O操作完成后通知你，你再回来处理结果。就像你网购，下单后就可以去刷剧了，快递到了会通知你。 用表格来总结一下： 特性 同步I/O 异步I/O 等待方式 阻塞，必须等待完成 非阻塞，可以执行其他任务 效率 较低，浪费CPU时间 较高，提高CPU利用率 编程模型 简单，易于理解 复杂，需要处理回调 系统层面的非阻塞操作 异步I/O的核心在于“系统层面”，也就是说，这个非阻塞不是你自己 …