c++ - 为什么无堆栈协程需要动态分配？

Question

这个问题不是关于 C++20 中的协程，而是一般的协程。
这些天我正在学习 C++20 协程。我从 Coroutines Introduction 了解了堆栈式和无堆栈式协程.我也 SO-ed 以获取更多信息。
以下是我对无堆栈协程的理解:

无堆栈协程在运行时确实在调用者的堆栈上具有堆栈。

当它自己挂起时，由于无堆栈协程只能卡在顶层函数，它的堆栈是可预测的，有用的数据存储在一定的区域。

当它不运行时，它没有堆栈。它与一个句柄绑定(bind)，客户端可以通过该句柄恢复协程。

Coroutines TS 指定非数组 operator new在为协程帧分配存储空间时调用。但是，我认为这是不必要的，因此我提出了问题。
一些解释/考虑:

把协程的状态放在哪里呢？在句柄中，它最初存储指针。

动态分配并不意味着存储在堆上。但我的意图是忽略对 operator new 的调用。 ，不管它是如何实现的。

来自 cppreference :

The call to operator new can be optimized out (even if custom allocator is used) if

• The lifetime of the coroutine state is strictly nested within the lifetime of the caller, and

• the size of coroutine frame is known at the call site

对于第一个要求，如果协程比调用者生命周期长，直接将状态存储在句柄中仍然可以。
另一方面，如果调用者不知道大小，它如何构成调用 operator new 的参数?实际上，我什至无法想象调用者在哪种情况下不知道大小。

根据 this question，Rust 似乎有不同的实现。 .

Answer 1

A stackless coroutine does has stack on the caller's stack when it's running.

那就是你误解的根源。
基于延续的协同程序(即“无堆栈协同程序”)是一种协同程序机制，旨在能够为其他代码提供协同程序，这些代码将在某个异步进程完成后恢复其执行。这种恢复可能发生在其他一些线程中。
因此，堆栈不能被假定为“在调用者的堆栈上”，因为调用者和调度协程恢复的进程不一定在同一个线程中。协程需要能够比调用者更长寿，因此协程的堆栈不能在调用者的堆栈上(通常。在某些 co_yield 风格的情况下，它可以)。
协程句柄代表协程的堆栈。只要该句柄存在，协程的堆栈也存在。

When it's not running, it doesn't have a stack. It's bound with a handle, by which the client can resume the coroutine.

这个“句柄”如何存储协程的所有局部变量？显然它们被保留了(如果没有，那将是一个糟糕的协程机制)，所以它们必须存储在某个地方。函数局部变量所在的名称称为“堆栈”。
称它为“句柄”并不会改变它的本质。

But my intent is to elide calls to operator new, no matter how it is implemented.

嗯……你不能。如果从不调用 new是编写您正在编写的任何软件的重要组成部分，那么您不能使用 co_await风格的协程延续。没有一组规则可以保证省略 new在协程中。如果您使用的是特定的编译器，您可以进行一些测试以查看它省略了什么以及没有什么，但仅此而已。
您引用的规则只是可以避免调用的情况。

For the other, if the caller doesn't know the size, how can it compose the argument to call operator new?

记住: co_await C++ 中的协程实际上是函数的实现细节。调用者不知道它调用的任何函数是否是协程。从外部看，所有协程都像常规函数。
创建协程堆栈的代码发生在函数调用内部，而不是外部。