C++20 带着 Coroutines 来了！
花了一两周的时间后，我想写写 C++20 协程的基本用法，因为 C++ 的协程让我感到很奇怪，写一个协程程序十分费劲。让我们抛去复杂的东西，来看看写一个 C++ 协程需要哪些东西。
编译器支持
由于 C++ 20 还没被所有编译器完全支持，首先需要确保你的编译器实现了 Coroutines，可以通过下面的网站查看编译器支持情况：https://en.cppreference.com/w/cpp/compiler_support#cpp20
值得一提，我使用的 MacOS 自带的 Apple Clang 对 C++20 支持很弱，我选择通过 Homebrew 安装最新版的 GNU GCC (10 以上版本)来编译。
我使用的 GNU GCC 10.2 版本编译指令：
g++ -fcoroutines -std=c++20
Clang 支持不够好，不推荐使用
。Clang 可以使用如下命令编译：
clang++ -std=c++20 -stdlib=libc++ -fcoroutines-ts
不推荐 Clang 还有一个理由：使用 Clang 需要 include 头文件
而不是
。此外，一些类型被命名为
std::experimental:xxx
而不是
std:xxx
。
以下示例代码只支持 GNU GCC 版本的编译器。
C++ 协程简介
在正式开始之前，我们先要理解 C++20 中协程使用的一些术语。
首先，什么是协程？
协程就是一个可以
挂起(suspend)
和
恢复(resume)
的函数(但无论如何不能是 main 函数)。你可以暂停协程的执行，去做其他事情，然后在适当的时候恢复到暂停的位置继续执行。
协程让我们使用同步方式写异步代码
。
怎么挂起协程呢？C++ 提供了三个方法：
co_await
,
co_yield
和
co_return
。
顺便说一句：coroutine 不是并行(parallelism)，和 Go 语言的 goroutine 不一样！
与你之前接触到的协程完全不同，一个 C++ 协程一般长这样：
这奇怪的协程代码涉及了 C++ 协程很重要的三个概念：
-
promise_type
-
Awaitable
-
std::coroutine_handle<>
在写 C++20 的协程之前，我们必须需要先了解三个概念，可以用这三张图来形容这三个概念：
图来源:
https://www.youtube.com/watch?v=vzC2iRfO_H8
Promise
C++ 协程的
返回类型
必须是
promise_type
，
promise_type
是一个 interface，你可以用它来控制协程，在协程的生命周期中注入自定义行为：
-
get_return_object
：控制协程的返回对象
-
initial_suspend
：在协程开始的时候挂起
-
final_suspend
：在协程结束的时候挂起
协程的生命周期如下，用户自定义的函数
被包裹在下面的伪代码中(来源：http://eel.is/c++draft/dcl.fct.def.coroutine#5)：
可以看到，
initial_suspend
会在进入协程(也就是函数)之前执行，
final_suspend
会在协程返回之前执行。
如果
final_suspend
真的挂起了协程，那么作为协程的调用者，你需要手动的调用 destroy 来释放协程；如果
final_suspend
没有挂起协程，那么协程将自动销毁。先记住这句话，在后面还会提到。
除此之外，Promise 还有一些其它责任：
stackframe ：函数运行时占用的内存空间，是栈上的数据集合，它包括：
Awaitable
第二个概念是
Awaitable
，
Awaitable
负责管理协程挂起时的行为。
一个 Awaitable 对象可以成为
co_await
调用的对象。Awaitable 拥有以下方法：
-
await_ready()
：是否要挂起，如果返回 true，那么
co_await
就不会挂起函数；
-
await_resume()
：
co_await
的返回值，通常返回空；
-
await_suspend()
：协程挂起时的行为；
可以在
await_suspend
中实现
await_ready
的效果，例如直接不挂起当前的协程，但在调用
await_suspend
之前，编译器必须将所有状态捆绑到协程的
stackframe
中，这会更耗时。
有时候我们的协程并不需要自定义复杂的行为，C++ 提供了两个默认的
Awaitable
：
suspend_always::await_ready()
总是返回 false，而
suspend_always::await_ready()
总是返回 true。其他的方法都是空的，没有任何作用。
如果没有其它多余的行为，我们可以在函数中直接调用
co_await std::suspend_always{}
来挂起一个函数。
Coroutine Handle
co_await
挂起函数，并创建了一个可调用对象，这个对象可以用来恢复Hanns乎的执行。这个可调用对象的类型就是
std::coroutine_handle<>
，最常用的两个方法是：
Coroutine Handle
很像指针，我们可以复制它，但析构函数不会释放相关状态的内存。为了避免内存泄漏，一般要调用
handle.destroy()
来释放（尽管在某些情况下，协程会在完成后自行销毁——前文有提到）。同样像指针一样，一旦销毁了一个
Coroutine Handle
，指向同一个协程的另一个
Coroutine Handle
将指向垃圾，并在调用时表现出未定义行为。
学习更复杂的用法之前，我们先看下示例。
示例
这个简短的示例展示了 C++ 实现协程 "Hello world" 程序。我们执行完 "Hello " 后挂起函数，又在执行
handle.resume()
后恢复函数的运行。
非常简单，不再过多解释。
co_yield
C++ 协程与一个 Promise 交互之所以如此笨拙，有一个特殊原因就是为了
co_yield
。
如果 promise 是当前协程的 Promise 对象，那么执行：
co_yield <expression>;
相当于执行了：
co_await promise.yield_value(<expression>);
所以，需要在 promise_type 中添加一个
yield_value
方法。上面的例子可以改为：
可以用
co_yield
实现 Python 中的生成器，参考：https://lewissbaker.github.io/2018/09/05/understanding-the-promise-type
co_return
执行
co_return
语句时：
co_return <expression>;
相当于执行了：
co_return promise.return_value(
