如何用C20协程简化异步网络编程，实现零基础深入浅出？

传统异步回调 vs C++20协程 协程是一种函数对象，可以设置锚点做暂停，然后再该锚点恢复继续运行。它是如何应用在网络异步编程方面的，请对比下面的两种代码风格： 基于回调的异步网络编程 先来看一个异步编程的典型例子 (伪代码)： async_resolve({host, port}, [](auto endpoint){ async_connect(endpoint, [](auto error_code){ async_handle_shake([](auto error_code){ send_data_ = build_request(); async_write(send_data_, [](auto error_code){ async_read(); }); }); }); }); void async_read() { async_read(response_, [](auto error_code){ if(!finished()) { append_response(recieve_data_); async_read(); }else { std::cout<<"finished ok\n"; } }); } 基于异步回调的 client 流程如下： 异步域名解析 异步连接 异步 SSL 握手 异步发送数据 异步接收数 这个代码有很多回调函数，使用回调的时候还有一些陷阱，比如如何保证安全的回调、如何让异步读实现异步递归调用，如果再结合异步业务逻辑，回调的嵌套层次会更深，我们已经看到callback hell 的影子了！可能也有读者觉得这个程度的异步回调还可以接受，但是如果工程变大，业务逻辑变得更加复杂，回调层次越来越深，维护起来就很困难了。 基于协程的异步网络编程 再来看看用协程是怎么写同样的逻辑 (伪代码)： auto endpoint = co_await async_query({host, port}); auto error_code = co_await async_connect(endpoint); error_code = co_await async_handle_shake(); send_data = build_request(); error_code = co_await async_write(send_data); while(true) { co_await async_read(response); if(finished()) { std::cout<<"finished ok\n"; break; } append_response(recieve_data_); } 同样是异步 client，相比回调模式的异步 client，整个代码非常清爽，简单易懂，同时保持了异步的高性能，这就是 C++20 协程的威力！ C++ 20 协程提案之争 协程分为无栈协程和有栈协程两种 无栈指可挂起/恢复的函数 有栈协程则相当于用户态线程 有栈协程切换的成本是用户态线程切换的成本，而无栈协程切换的成本则相当于函数调用的成本。 有栈（stackful）协程通常的实现手段是在堆上提前分配一块较大的内存空间（比如 64K），也就是协程所谓的“栈”，参数、return address 等都可以存放在这个“栈”空间上。如果需要协程切换，那么通过 swapcontext 一类的形式来让系统认为这个堆上空间就是普通的栈，这就实现了上下文的切换。 有栈协程最大的优势就是侵入性小，使用起来非常简便，已有的业务代码几乎不需要做什么修改，但是 C++20 最终还是选择了使用无栈协程，主要出于下面这几个方面的考虑： 栈空间的限制 有栈协程的“栈”空间普遍是比较小的，在使用中有栈溢出的风险；而如果让“栈”空间变得很大，对内存空间又是很大的浪费。无栈协程则没有这些限制，既没有溢出的风险，也无需担心内存利用率的问题。 性能 有栈协程在切换时确实比系统线程要轻量，但是和无栈协程相比仍然是偏重的，这一点虽然在我们目前的实际使用中影响没有那么大，但也决定了无栈协程可以用在一些更有意思的场景上。