各位观众老爷们，大家好！欢迎来到今天的C++线程池“脱口秀”！今天咱们要聊聊C++线程池的那些事儿，保证让大家听得明白，看得有趣，用得顺手。 咱们今天的主题是：C++线程池设计模式：固定大小、动态大小与任务队列。 线程池是个啥？为啥要用它？ 想象一下，你开了一家小餐馆，来一个客人就临时雇一个厨师，客人走了厨师也走了。要是客人不多还好，客人多了，你雇厨师的速度赶不上客人点的速度，厨房就得瘫痪。而且，频繁的雇佣和解雇厨师也很费劲，对吧？ 线程池就像一个“厨师中介”，你提前雇好一批厨师（线程），让他们随时待命。客人（任务）来了，直接分配给空闲的厨师做，做完后厨师继续待命，等待下一个任务。这样就避免了频繁创建和销毁线程的开销，提高了效率，稳定了性能。 线程池的核心组件 一个线程池，至少得有这几个核心组件： 线程管理器(ThreadPool): 负责线程的创建、销毁、分配任务等核心管理工作。 工作线程(WorkerThread): 真正干活的线程，从任务队列中取出任务并执行。 任务队列(TaskQueue): 存放待执行任务的队列，相当于“订单列表”。 任务(Task): 需要执行的具体工作，相 …
C++ 协程与异常处理：协程中的异常传播机制
各位听众，欢迎来到今天的 C++ 协程与异常处理主题讲座！今天咱们聊聊协程这玩意儿，尤其是它跟异常处理搅和在一起时，会碰撞出什么样的火花。 什么是协程？别跟我拽那些官方定义！ 你可能听过协程，但那些生涩的定义听着就想睡觉。简单来说，协程就像一个“暂停”按钮。普通的函数，一旦开始执行，就得一口气跑完。但协程不一样，它可以执行到一半，然后说：“嘿，哥们，我先歇会儿，等会儿再回来继续。” 这种“暂停和恢复”的能力，让协程在处理异步操作、并发任务等方面非常有用。想象一下，你要处理大量的网络请求，如果每个请求都用一个线程，资源消耗太大。协程就能优雅地解决这个问题，它可以暂停等待网络数据，然后回来继续处理，而不需要创建新的线程。 C++ 协程：Promise, Awaiter, Coroutine Handle，三大金刚 C++20 引入了协程，它不是语言内置的魔法，而是通过一些特殊的类型和操作符来实现的。理解这三个概念是掌握 C++ 协程的关键： Promise (承诺体): 这是协程的“管家”，负责协程的状态管理，比如结果、异常，以及协程的生命周期。你可以把它看作是协程的“大脑”。 Await …
C++ `asio::co_spawn`：Boost.Asio 与 C++20 协程的结合
好的，没问题，直接开始我们的旅程！ 各位好！今天咱们来聊聊一个既性感又实用的话题：C++ asio::co_spawn，以及它背后的 Boost.Asio 与 C++20 协程的完美结合。准备好，我们要起飞了！ 前言：协程，异步编程的救星 在异步编程的世界里，传统的回调地狱简直就是程序员的噩梦。你是不是也曾经被层层嵌套的回调函数搞得头昏脑胀，怀疑人生？别担心，协程就是来拯救你的。 协程，简单来说，是一种轻量级的线程，允许你在代码中像写同步代码一样编写异步操作。它最大的特点就是“挂起”和“恢复”，让你的代码在等待 I/O 操作完成时，可以优雅地让出控制权，而不是傻傻地阻塞在那里。 C++20 终于把协程纳入了标准，这简直是程序员的福音。而 Boost.Asio，作为 C++ 异步编程的利器，自然不会错过这个机会，于是 asio::co_spawn 就应运而生了。 asio::co_spawn：让异步编程更上一层楼 asio::co_spawn 就像一个魔法棒，它可以把一个协程变成一个异步操作，让你的代码更加简洁、易读、易维护。 asio::co_spawn 的基本用法 asio::co_ …
C++ 协程的调度器实现：如何将协程映射到线程
好的，让我们开始一场关于 C++ 协程调度器实现的探险，重点是协程如何映射到线程这个关键问题。准备好了吗？系好安全带，我们要深入挖掘了！ C++ 协程：一场轻量级并发革命 首先，我们需要对协程有个基本的认识。简单来说，协程是一种用户态的轻量级线程。它允许你在单个线程中执行多个任务，而无需像传统线程那样进行昂贵的上下文切换。你可以把协程想象成一群乐于助人的小精灵，它们轮流在一个线程里工作，干完自己的活就主动让出控制权，让其他小精灵接手。 为什么需要调度器？ 有了协程，我们就需要一个“调度器”来管理这些小精灵，决定哪个协程应该运行，什么时候让它暂停，以及什么时候恢复它。调度器是协程的核心，它负责将协程映射到线程，并控制它们的执行顺序。 协程映射到线程的策略 协程映射到线程主要有以下几种策略： N:1 映射（用户级线程） 这种策略将多个协程映射到单个内核线程。这是最常见的协程实现方式，也是我们今天要重点讨论的。 优点: 上下文切换非常快，因为完全在用户态进行，无需陷入内核。 缺点: 如果一个协程阻塞（例如，进行 I/O 操作），整个线程都会阻塞，影响其他协程的执行。此外，无法利用多核 CPU …
C++ `task` 类型：异步操作的统一封装与组合
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++ `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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