各位同学,各位同仁, 欢迎来到今天的讲座。我们今天要深入探讨一个在现代C++并发编程中日益重要的概念——协程,以及其核心控制机制:std::coroutine_handle。我们将超越其表层API,直抵其底层内存地址的奥秘,解析它是如何精确地指向协程控制块,并实现对协程执行流的精妙控制。 作为一名编程专家,我相信理解底层的运作机制,是掌握任何高级抽象的关键。协程,这个看似魔法般能够暂停和恢复执行的构造,其背后隐藏着一套严谨的内存管理和状态机设计。我们将逐步揭开这层面纱。 一、协程的魅力与句柄的奥秘 首先,让我们快速回顾一下协程的魅力。在传统的函数调用中,一旦函数返回,其局部状态便随之销毁,调用栈也随之弹出。这使得实现需要长时间运行、能够暂停并在未来某个时刻恢复执行的任务变得困难。异步编程、生成器、状态机等场景,往往需要复杂的事件循环、回调函数或显式的状态管理。 协程(Coroutines)的出现改变了这一切。它们提供了一种协作式多任务(cooperative multitasking)的能力,允许函数在执行过程中“暂停”(suspend),将控制权交还给调用者或调度器,并在稍后从暂停点 …
解析 ‘Placement New’:如何在指定的物理内存地址(如 MMIO 寄存器)构造 C++ 对象?
在 C++ 的世界里,内存管理和对象构造是核心议题。通常,我们使用 new 运算符来在堆上分配内存并构造对象。然而,在某些特定的高级应用场景中,我们可能需要将 C++ 对象构造在已经存在的、由我们精确指定的内存地址上。这对于嵌入式系统开发、操作系统内核编程、设备驱动编写、共享内存通信以及与硬件寄存器(Memory-Mapped I/O, MMIO)交互等领域至关重要。实现这一目标的关键工具,便是 C++ 的“定位 new”(Placement New)。 本讲座将深入探讨 placement new 的机制、用途,特别是如何在指定的物理内存地址(例如 MMIO 寄存器)上构造 C++ 对象。我们将详细解析其底层原理,提供丰富的代码示例,并讨论相关的设计模式、注意事项和潜在陷阱。 1. new 运算符的本质:分配与构造 要理解 placement new,首先需要回顾 C++ 中 new 运算符的两个截然不同的阶段: 内存分配(Memory Allocation):new 运算符首先调用一个名为 operator new 的全局函数来分配原始的、未初始化的内存块。这个函数类似于 C 语言 …