各位看官，您沒有看錯，C++是可以有yield和fork的，這個主題小麥很早以前就打算寫，只是一直沒有一個契機給我這個動力。前段日子，小麥幫朋友處理一個用單線程模擬多線程的活兒的時候，再次想到了這個事情，決定寫一下，也算是自己的一個回顧。本文其實也可以叫做boost::asio::coroutine原理解析。。。

當然，C++本身是沒有yield這個關鍵字的，這個關鍵字的意義可以參考C#對其的定義，就是跳出當前的執行過程，下次調用這個過程的時候，直接從yield處開始執行。例如

int foo() {yield return 1;yield return 2;yield return 3; }

連續調用foo函數3次，分別得到了1，2，3這三個數，這就是yield的基本語義，而fork的意思是保存當前上下文，跳轉到目標函數，在目標函數執行完成之后，回到當前位置，例如

std::cout<<"line 1"<<std::endl; fork foo()

從上面的例子可以看出，yield和fork的作用就相當于用單線程模擬了多線程的語義。這個語義正是常說的coroutine，即協程。通常來說，協程的實現是保存當前上下文，然后在線程內不斷切換上下文，這種情況也叫做stackfull coroutine.本文要描述的是不保存上下文的情況，即stackless coroutine。

怎么用

如果各位看過C#中關于 yield的實現的話，可能會有一些印象，C#把yield語句翻譯成了一個狀態機，利用狀態機記錄每次進入函數時應該從何處開始執行。然而在C++中，失去了編譯器的支持，想實現這個語義還是頗為困難的。下面的實現是boost asio的作者給出的實現，其逆天程度之高，以致于這個實現最開始并沒有出現在boost asio的官方文檔中，而是在boost asio的example中靜靜的躺著，直到最近的boost 1.54，這個技術才正式成為boost asio的一部分，

簡而言之，這個實現是用宏實現的，請各位忘記C++的程序跳轉，記住C#的yield，我們來看個例子

#include <boost/asio/yield.hpp> #include <boost/asio/coroutine.hpp> #include <iostream>boost::asio::coroutine c;void foo(int i) {reenter(c){yield std::cout<<"foo1 "<<i<<std::endl;fork foo(100);yield std::cout<<"foo2 "<< i+1<<std::endl;} } int main() {foo(1);foo(2);foo(3);return 0; }

這個程序的輸出是。。。

foo1 1 foo2 101 foo2 3

這個咋看之下有點難以理解，我們先忽略具體的細節，解釋一下這是怎么回事。

首先，我們需要聲明一個corountine，然后將需要重復進入的代碼用reenter包括起來。第一次調用foo的時候，代碼執行到第一個yield，此時，foo直接返回。

第二次調用的時候，程序直接執行上一次yield之后的代碼，即fork，此時，程序調用foo，需要注意的是，被調用的fork不再執行第一個yield，而是直接從當前語句開始執行，于是得到輸出foo2 101，返回之后，程序調用fork之后的yield，得到輸出foo2 3。

第三次調用的時候，由于不再有任何未執行的yield，因此不再產生任何輸出。

很自然的，我們會想像C#中的yield一樣使用，類似這樣

int nums() {reenter(c){for(int i = 0; i < 10; i++){yield return i;}} }

很遺憾，這是不行的，這會有一個編譯錯誤，Switch case is in protected scope，這顯然讓人覺得不可思議，聯想到我們寫的程序本身就不太像正常的C++代碼，我們有必要詳細了解一下到底發生了什么。

內部實現

首先，我們先從能看見的類開始，coroutine。

class coroutine{public:/// Constructs a coroutine in its initial state.coroutine() : value_(0) {}/// Returns true if the coroutine is the child of a fork.bool is_child() const { return value_ < 0; }/// Returns true if the coroutine is the parent of a fork.bool is_parent() const { return !is_child(); }/// Returns true if the coroutine has reached its terminal state.bool is_complete() const { return value_ == -1; }private:friend class detail::coroutine_ref;int value_;};namespace detail {class coroutine_ref{public:coroutine_ref(coroutine& c) : value_(c.value_), modified_(false) {}coroutine_ref(coroutine* c) : value_(c->value_), modified_(false) {}~coroutine_ref() { if (!modified_) value_ = -1; }operator int() const { return value_; }int& operator=(int v) { modified_ = true; return value_ = v; }private:void operator=(const coroutine_ref&);int& value_;bool modified_;};} // namespace detail

上面這兩個類，都很簡單，從類名就可以看出來這是啥意思，略過不提。重要的是如何用宏實現reenter、yield、fork。

reenter的定義是一個宏，名字有重定義，如下

#define BOOST_ASIO_CORO_REENTER(c) \switch (::boost::asio::detail::coroutine_ref _coro_value = c) \case -1: if (_coro_value) \{ \goto terminate_coroutine; \terminate_coroutine: \_coro_value = -1; \goto bail_out_of_coroutine; \bail_out_of_coroutine: \break; \} \else case 0:

回想一下，reenter的用法是

reenter(coroutine){ your_code...;}

因此your_code實際被放在case 0:中，回想一下_coro_value最初的初始化值是0，因此，第一次確實執行了your_code。

yield的定義同樣是個宏，定義如下

#define BOOST_ASIO_CORO_YIELD_IMPL(n) \for (_coro_value = (n);;) \if (_coro_value == 0) \{ \case (n): ; \break; \} \else \switch (_coro_value ? 0 : 1) \for (;;) \case -1: if (_coro_value) \goto terminate_coroutine; \else for (;;) \case 1: if (_coro_value) \goto bail_out_of_coroutine; \else case 0:

其中n的定義為__COUNTER___。

看到這個宏，估計看官和我最初反應差不多，深切的懷疑這個代碼的合法性，因為有這樣一種混亂的用法

switch(n) {for(...)case 1: if(...) }

這個事實上就是將case 1看作普通的類似goto使用的代碼標簽，也就是說可以通過switch到達，也可以通過for到達！

這里用戶的代碼仍然在case 0中出現，當執行這段代碼是，_coro_value的值首先被設置成一個程序標識用的整數n， 在最內層的swithc-case中，_coro_value的值為n，因此，程序跳轉到case 0，首先執行用戶的代碼，用戶代碼執行完后，返回執行for循環，此時執行對應的if語句，即goto bail_out_of_coroutine，這個定義在之前的reenter的宏中，此時將直接break，返回整個reenter的最外層。

再次調用函數時，由于_coro_value的值仍然為n，則直接調用case 0，直接執行后續的語句。

fork的實現如下，這個小麥就不再具體解釋，各位看官請自行理解，比較簡單。

#define BOOST_ASIO_CORO_FORK_IMPL(n) \for (_coro_value = -(n);; _coro_value = (n)) \if (_coro_value == (n)) \{ \case -(n): ; \break; \} \else

至此，我們就理解了前面的程序為什么會出現一個編譯錯誤，因為大量的使用了switch-case，因此程序的層次很重要，不能在reenter中隨意修改 yield和fork的層次，否則會導致switch－case不匹配，從而出現編譯錯誤！！

總結

上述的用法并不是唯一的用法，各位還可以繼承boost::asio::coroutine，而不是定義變量，更多用法可以參考boost::asio的example。當然也可以和小麥探討哦～

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的C++中的yield和fork的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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