无栈协程原理十分简单，可以看做是状态机的一种语法糖。之所以选择协程而非状态机，是由于协程的程序写法对程序员更加友好。我们可以利用switch-case语句，实现一个本质上是状态机，但在程序写法上却和通常意义上的协程相似的程序。再结合继承和宏，进行代码生成，消除大部分的重复代码就实现了一个最简单的协程。
本程序基于C++17实现。
以python的生成器语法为例，一个常见的写法如下：
def generator(x):
for i in range(x):
yield i我们可以将这个代码写成等价的C++语言基于goto的实现方式：
class generator{
public:
explicit generator(int x) : x(x) {}
int operator()(){
switch(_status){
case 0: goto status_0;
case 1: goto status_1;
default: ; // something wrong
}
status_0:
for(i = 0; i < x; i++) {
_status = 1;
return i;
status_1: ;
}
_status = -1;
return -1;
}
bool done() const { return _status < 0; }
private:
int _status = 0;
int x, i;
};可以看出，一个协程函数可以用一个类实现：
- 将函数中所用到的局部变量全部定义为类的成员变量（很重要，否则程序运行可能不符合预期）
- 每当调用operator()时，判断当前状态，并goto到特定位置
- 每当出现一个yield语句，将其替换为：保存当前状态，函数返回，定义goto标签三部分。
- done()函数用于判断当前协程是否已经结束。
由于该代码中，switch-case后直接接goto语句，所以我们可以将程序改写成以下形式：
class generator{
public:
explicit generator(int x) : x(x) {}
int operator()(){
switch(_status){
case 0: ;
for(i = 0; i < x; i++) {
_status = 1;
return i;
case 1: ;
}
_status = -1;
return -1;
default: ; // something wrong
}
}
bool done() const { return _status < 0; }
private:
int _status = 0;
int x, i;
};对于上述代码，我们可以很容易的发现其中的重复代码，可以使用继承和宏消除重复代码：
#define COROUTINE_BEGIN switch(_status) { case 0: ;
#define COROUTINE_END default: ; }
#define COROUTINE_YIELD(n, expr) do{ _status = n; return expr; case n: ; }while(0)
#define COROUTINE_RETURN(expr) do{ _status = -1; return expr; }while(0)
class coroutine_base {
public:
bool done() const { return _status < 0; }
protected:
int _status = 0;
};其中COROUTINE_BEGIN和COROUTINE_END包裹整个函数，用于提供switch-case的主体。
COROUTINE_YIELD(n, expr)为yield语句，n为第几个yield语句（从1开始编号），expr为返回值。
COROUTINE_RETURN(expr)代表协程结束，expr为返回值。
class coroutine_base; 定义了状态变量，以及done()函数。
经过上述封装，我们的生成器协程可以简化成如下形式：
class generator : public coroutine_base {
public:
explicit generator(int x) : x(x) {}
int operator()(){
COROUTINE_BEGIN
for(i = 0; i < x; i++) {
COROUTINE_YIELD(1, i);
}
COROUTINE_RETURN(-1);
COROUTINE_END
}
private:
int x, i;
};是不是已经很有协程的味道了！
我们还可以进一步简化这个程序，目前的程序COROUTINE_YIELD语句需要程序员手动进行编号，利用宏_LINE_，我们可以简化这个步骤，详细实现方法见源码coroutine_utils.cpp。这样，程序可以进一步简化为：
class generator : public coroutine_base {
public:
explicit generator(int x) : x(x) {}
int operator()(){
COROUTINE_BEGIN
for(i = 0; i < x; i++) {
COROUTINE_YIELD(i);
}
COROUTINE_RETURN(-1);
COROUTINE_END
}
private:
int x, i;
};到此，我们的这个代码和python中的已经十分相似了。
利用无栈协程，除了可以实现生成器外，还可以实现以下功能：
- get_value.cpp
- 与生成器从协程内部向外部返回数据相对应，协程同样可以从外部获取数据，结合C++模板，还可以使得每次获取到的数据类型不同。
- async.cpp
- 使用协程实现异步调用链