是否可以在C++中制作零分配协程运行时？

Question

我知道在 Rust 中，异步函数不需要在堆上分配。在 Rust 中，

async

函数返回编译器生成的结构，您可以在该结构上调用编译器生成的

poll

方法（简化）。 Rust 中的异步设计看起来逻辑清晰。

现在让我们看看C++。在我主观看来，C++ 中协程的设计很奇怪。本质上，它迫使您在堆上进行分配，因为您没有其他方法可以使用

co_return

返回某些内容

（我知道可以创建一个自定义分配器，在堆栈上的缓冲区中进行分配，但在我看来，这会使代码不必要地复杂化）

我的问题：

1. （关于C++设计决策）为什么在C++中，协程返回的对象必须有一个

   promise_type

   ？为什么

   await_ready

   、

   await_suspend

   、

   await_resume

   还不够？ （看起来很奇怪，这就是强制你进行分配的原因，你不能直接构造

   SomeTask<T>

   对象（使用三个

   await_*

   方法）并返回它）
2. 是否可以在没有自定义分配器的情况下制作零分配协程？

提前谢谢您

Answer 1

本质上，它迫使您在堆上进行分配，因为您没有其他方法可以使用

co_return

返回某些内容

这不是分配的原因。

协程需要存储来完成其工作。不仅仅是返回值的编组，而是用于跟踪整个事情。协程的堆栈，即必须暂停和恢复的东西，就是其中的一部分。 协程的全部意义在于它可以暂停执行并由某人恢复执行。这个人是谁并不能静态地获知。这就是为什么需要动态分配的原因；协程的生命周期不受其初始调用者范围的限制。

如果函数 X 调用协程 A，并且协程 A 挂起自身以等待某些异步请求，则函数 X 可能会将协程返回给其他等待它的人。这意味着函数 X 的调用堆栈消失了。如果协程 A 存在于函数 X 的堆栈上，那么它的存储空间现在就消失了。

这很糟糕。

C++ 将协程 A 存储在动态分配的内存中，以

允许

它在调用中存活。这是协程的假定默认情况。 据推测，您所描述的情况是函数 X 本身是一个等待 A 的协程，或者在 A 完成之前不会离开自己的作用域。这将允许 A 的协程状态毫无问题地存在于 X 的堆栈上。如果检测到这些条件，C++ 编译器可以对其进行优化；他们可以省略动态分配。

但除此之外，动态分配是

有必要的

。 我不了解 Rust。所以我不知道 Rust 的

async

功能在做什么。也许它的异步函数无法持续超出其调用范围的边界。也许 Rust 能够更好地检测异步函数何时

需要

能够超出其调用者的范围。也许您必须明确告诉 Rust 当您希望协程逃脱其调用者的作用域时。我不知道。 但 C++ 不是那样的。 C++ 协程被

假定

离开其调用函数的范围。