C++ v3 Resumable Functions：进阶 coroutine与并发编程特性

本文档N4286是关于C++中的可恢复函数（Resumable Functions）的规格修订版，发布于2014年11月18日，由Gor Nishanov（gorn@microsoft.com）和Jim Radigan（jradigan@microsoft.com）回复。此版本主要关注于异步编程、并发处理和生成器技术在C++中的应用，以提升程序的性能和表达能力。 **1. 可恢复函数的概述与历史** 这部分介绍了修订3对早期规范N4134的更新，可能涉及新的特性、改进或修正。它可能讨论了之前版本的功能如何演化，以及这些更改对C++语言的影响。 **2. 术语与定义** 这部分详述了文中使用的专业术语，如Coroutine（协程）、CoroutineState（协程状态）、CoroutineFrame（协程帧）、CoroutinePromise（协程承诺）等，确保开发者对这些概念有清晰的理解。 **3. 协程及其相关类型** - **Coroutine**: 文中讨论的核心概念，是一种轻量级的线程执行单元，可以暂停和恢复执行。 - **CoroutineState/CoroutineFrame**: 协程的状态表示其运行时环境，而Frame可能包含了局部变量和堆栈信息。 - **CoroutinePromise**: 用于协调协程执行结果的对象，类似于Promise在JavaScript中的作用。 - **CoroutineObject/CoroutineHandle/ReturnObject**: 各种不同类型的协程对象，如CoroutineHandle用于管理协程的生命周期。 **4. 生成器与协程** 这部分可能涵盖了生成器（Generator），一种特殊的协程，用于产生一系列值，可以暂停在任何地方，通过yield语句返回值给调用者。 **5. 无栈与有栈协程** - **StacklessCoroutine**: 无堆栈的协程，通常通过链接数据结构实现，不占用额外内存。 - **StackfulCoroutine/Fiber/User-ModeThread**: 有堆栈的协程，可能与操作系统线程或用户模式线程关联。 **6. 分段堆栈（SplitStack/LinkedStack/SegmentedStack）** 这可能是实现策略的一部分，使用不同的堆栈分配机制来优化内存管理和效率。 **7. 可恢复函数的讨论** 这部分探讨了不同类型的协程设计（如无栈与有栈）之间的权衡，以及它们在实际场景中的应用，比如异步I/O操作和并发计算。 **8. 与Go语言和Reactive Streams的比较** 可能提及C++与Go语言中类似的概念，如goroutines和channel，以及C++如何通过ResumableFunctions提供相似的功能，同时利用其现有特性。 **9. 可恢复lambda作为生成器表达式** 这部分可能解释如何在C++中使用可恢复lambda来创建生成器，以及这种方式如何扩展了语言的表达能力。 **10. 技术细节与优化** - **自动类型推导（auto/decltype(auto) return type）**: 可能讨论了如何利用C++的类型推导优化参数传递和返回值。 - **生成器表达式与C++的关联性**: 强调尽管C++已经有了强大的生成器功能，但Resumable Functions提供了独特的优势。 **11. 协程承诺的要求** 这部分详细描述了CoroutinePromise对象必须满足的接口和行为规则，确保了协程执行的可靠性和一致性。 **12. 等待操作符（await operator）** 介绍等待操作符在协程上下文中的使用，以及如何处理await表达式的求值。 N4286文档深入探讨了C++中可恢复函数的实现原理、设计决策和使用技巧，对于理解和实践现代C++并发编程至关重要。通过阅读这篇规范，开发者能够更好地利用这些新特性进行高效、灵活的异步编程。