掌握C/C++协程编程，轻松驾驭并发编程世界 _C++

一、引言协程的定义和背景协程（Coroutine），又称为微线程或者轻量级线程，是一种用户态的、可在单个线程中并发执行的程序组件。协程可以看作是一个更轻量级的线程，由程序员主动控制调度。它们拥有自己的寄存器上下文和栈，可以在多个入口点间自由切换，而不是像传统的函数调用那样在一个入口点开始、另一个入口点结束。协程的概念最早可以追溯到1963年，由Melvin Conway提出。经过多年的发展，协程已经成为了现代编程语言和框架中的一种重要编程范式。
协程与线程、进程的区别协程、线程和进程都是程序执行的基本单元，但它们之间有一些显著的区别：

进程：进程是操作系统分配资源和调度的基本单位，具有独立的内存空间和系统资源。进程间的通信和切换开销较大。
线程：线程是进程内的一个执行单元，拥有自己的执行栈和寄存器上下文，但共享进程内的内存空间和系统资源。线程间的切换开销小于进程，但仍受到操作系统调度。
协程：协程是在用户态实现的，可以在一个线程内并发执行。协程拥有自己的寄存器上下文和栈，但协程间的切换由程序员主动控制，避免了操作系统调度开销。

协程相较于线程的优点

上下文切换开销小：协程之间的上下文切换仅涉及用户态，避免了内核态切换带来的开销。
内存占用低：协程的栈空间通常较小，且可动态调整，有效降低内存占用。
高并发性能：由于协程的调度开销小，可以创建大量协程并发执行，提高程序性能。

协程的优势与局限性优势：

轻量级：协程的创建和切换开销远小于线程，适用于高并发场景。
灵活性：协程调度由程序员主动控制，更适应于复杂的逻辑和任务调度需求。
高效：协程在单个线程内并发执行，避免了线程同步的开销，提高了CPU利用率。

局限性：

用户态：协程是用户态实现的，不能利用多核并行处理的优势。
协作：协程需要程序员主动调度，需要对代码逻辑有更好的把控，以避免死锁等问题。
兼容性：协程在不同编程语言和平台上的实现和支持程度不同，可能需要额外的库和工具支持。
异常处理复杂：协程的异常处理机制通常较为复杂，需要特殊处理以保证异常安全。

二、协程基础知识在了解协程编程之前，我们需要掌握一些基本概念，包括生成器、协程、堆栈以及协程的状态。
基本概念生成器（generator）：
生成器是一种特殊的函数，它可以保存当前执行状态，并在下次调用时从保存的状态继续执行。生成器使用关键字yield来暂停函数执行，并返回一个值，下次调用时从yield的位置继续执行。
协程（coroutine）：
协程是一种用户态的程序组件，拥有自己的寄存器上下文和栈。协程可以在多个入口点间自由切换，实现非抢占式的多任务调度。协程与生成器类似，都可以暂停执行并在下次调用时恢复执行，但协程的调度更加灵活。
堆栈（stack）：
堆栈是一种先进后出（LIFO）的数据结构，用于保存函数调用的状态。在协程切换时，会将当前协程的堆栈信息保存起来，下次恢复执行时再加载该堆栈信息。这使得协程能够实现非线性的执行流程。
协程的基本原理协程的基本原理包括以下几点：