通过c++20协程制作python生成器

如果你想这样做，你基本上有两个问题需要克服。首先，C++ 是一种静态类型语言。这意味着在编译时需要知道所涉及的所有内容的类型。这就是为什么您的generator类型需要是模板，以便用户可以指定它从协程到调用者的引导类型。因此，如果您想拥有这个双向接口，那么您的函数中的某些内容hello必须指定输出类型和输入类型。最简单的方法是创建一个对象并将const对该对象的非引用传递给生成器。每次执行 a 时co_yield，调用者都可以修改引用的对象，然后请求新值。协程可以从引用中读取并查看给定的数据。但是，如果您坚持使用协程的未来类型作为输出和输入，那么您需要解决第一个问题（通过使模板generator采用OutputType和InputType）以及第二个问题。看，您的目标是为协程获取值。问题在于该值的来源（调用协程的函数）有一个 future 对象。但协程无法访问future 对象。它也无法访问 future 引用的 Promise 对象。或者至少，它不能那么容易做到。有两种方法可以根据不同的用例来实现此目的。第一个操纵协程机制，通过后门进入 Promise。第二个操作的属性co_yield来执行基本相同的操作。转换协程的 Promise 对象通常是隐藏的并且无法从协程访问。它可以被 Promise 创建的 future 对象访问，并充当 Promise 数据的接口。但在机器的某些部分也可以访问它co_await。具体来说，当您对协程中的任何表达式执行 a 时co_await，机器会查看您的 Promise 类型以查看它是否具有名为的函数await_transform。await_transform如果是这样，它将在您使用的每个表达式上调用该 Promise 对象co_await（至少在co_await您直接编写的表达式中，而不是隐式等待，例如由所创建的表达式co_yield）。因此，我们需要做两件事：创建 Promise 类型的重载await_transform，并创建一个其唯一目的是允许我们调用该await_transform函数的类型。所以看起来像这样：struct generator_input {};...//Within the promise type:auto await_transform(generator_input);快速说明一下。await_transform像这样使用的缺点是，通过为我们的 Promise 指定该函数的一个重载，我们会影响使用该类型的任何协程中的每个 co_await重载。co_await对于生成器协程来说，这并不是很重要，因为除非您进行这样的黑客攻击，否则没有太多理由这样做。但是，如果您正在创建一个更通用的机制，可以在其生成过程中明确等待任意可等待项，那么您就会遇到问题。OK，这样我们就有了这个await_transform功能；这个函数需要做什么？它需要返回一个可等待的对象，因为co_await它将等待它。但这个可等待对象的目的是传递对输入类型的引用。co_await幸运的是，用于将可等待转换为值的机制是由可等待的await_resume方法提供的。所以我们可以只返回一个InputType&：//Within the `generator<OutputType, InputType>`:    struct passthru_value    {        InputType &ret_;        bool await_ready() {return true;}        void await_suspend(coro_handle) {}        InputType &await_resume() { return ret_; }    };//Within the promise type:auto await_transform(generator_input){    return passthru_value{input_value}; //Where `input_value` is the `InputType` object stored by the promise.}这使协程可以通过调用来访问该值co_await generator_input{};。请注意，这将返回对该对象的引用。该generator类型可以轻松修改，以允许修改InputType存储在 Promise 中的对象。只需添加一对send函数即可覆盖输入值：void send(const InputType &input){    coro.promise().input_value = input;} void send(InputType &&input){    coro.promise().input_value = std::move(input);} 这代表了一种不对称的传输机制。协程在自己选择的地点和时间检索值。因此，它没有真正的义务立即响应任何变化。这在某些方面是好的，因为它允许协程将自身与有害的更改隔离开来。如果您在容器上使用基于范围的for循环，则该容器不能被外界直接修改（以大多数方式），否则您的程序将出现 UB。因此，如果协程在这种情况下很脆弱，它可以从用户那里复制数据，从而阻止用户修改它。总而言之，所需的代码并没有那么大。下面是经过这些修改的代码的可运行示例：#include <coroutine>#include <exception>#include <string>#include <iostream>struct generator_input {};template <typename OutputType, typename InputType>struct generator {    struct promise_type;    using coro_handle = std::coroutine_handle<promise_type>;    struct passthru_value    {        InputType &ret_;        bool await_ready() {return true;}        void await_suspend(coro_handle) {}        InputType &await_resume() { return ret_; }    };    struct promise_type {        OutputType current_value;        InputType input_value;        auto get_return_object() { return generator{coro_handle::from_promise(*this)}; }        auto initial_suspend() { return std::suspend_always{}; }        auto final_suspend() { return std::suspend_always{}; }        void unhandled_exception() { std::terminate(); }        auto yield_value(OutputType value) {            current_value = value;            return std::suspend_always{};        }        void return_void() {}        auto await_transform(generator_input)        {            return passthru_value{input_value};        }    };    bool next() { return coro ? (coro.resume(), !coro.done()) : false; }    OutputType value() { return coro.promise().current_value; }    void send(const InputType &input)    {        coro.promise().input_value = input;    }     void send(InputType &&input)    {        coro.promise().input_value = std::move(input);    }     generator(generator const & rhs) = delete;    generator(generator &&rhs)        :coro(rhs.coro)    {        rhs.coro = nullptr;    }    ~generator() {        if (coro)            coro.destroy();    }private:    generator(coro_handle h) : coro(h) {}    coro_handle coro;};generator<char, std::string> hello(){    auto word = co_await generator_input{};    for(auto &ch: word){        co_yield ch;    }}int main(int, char**){    auto test = hello();    test.send("hello world");    while(test.next())    {        std::cout << test.value() << ' ';    }}变得更有收获使用显式的替代方法co_await是利用的属性co_yield。即，co_yield是一个表达式，因此它有一个值。具体来说，它（大部分）相当于co_await p.yield_value(e)Promisep对象（哦！），并且e是我们要产生的对象。幸运的是，我们已经有了一个yield_value函数；它返回std::suspend_always。但它也可以返回一个始终挂起的对象，但也可以将其co_await解包为InputType&：struct yield_thru{    InputType &ret_;    bool await_ready() {return false;}    void await_suspend(coro_handle) {}    InputType &await_resume() { return ret_; }};...//in the promiseauto yield_value(OutputType value) {    current_value = value;    return yield_thru{input_value};}这是一种对称传输机制；对于您产生的每一个值，您都会收到一个值（可能与以前的值相同）。与显式方法不同，在开始生成它们之前co_await您无法接收值。这对于某些接口可能很有用。当然，您可以根据需要将它们组合起来。

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