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Folly Code Review · 65/89

folly::coro::Task — lazy single-shot 코루틴

· Hawk · 4분 읽기

한 줄 요약: Task<T>는 lazy하게 시작되고 executor에 schedule된 후에야 실행되는 single-shot 코루틴이다. 매 co_await마다 결과 또는 예외가 전파되고, 소비되지 않으면 영원히 실행되지 않는다.

#동기

folly::coro::Task<T>는 가장 흔한 코루틴 타입이다. 비동기 함수의 반환 타입이고, 다른 Taskco_await하면서 합성된다.

세 가지 결정이 Task의 정체성을 만든다.

  1. Lazy start — 호출만으로는 실행되지 않는다. co_await되거나 scheduleOn으로 executor에 올라가야 시작한다.
  2. Executor 바인딩 필수 — 어디서 실행될지가 항상 명시적이다. “implicit 현재 thread”라는 함정이 없다.
  3. Single-shot — 한 번 co_await하면 값을 가져가고 Task는 소진된다. shared ownership이 필요하면 Future로 변환해야 한다.

이 셋이 합쳐져 production async의 예측 가능한 실행 모델을 만든다.

#API

#include <folly/coro/Task.h>
#include <folly/coro/BlockingWait.h>
#include <folly/executors/CPUThreadPoolExecutor.h>
folly::coro::Task<int> Add(int a, int b) {
co_return a + b;
}
folly::coro::Task<int> Compose() {
int x = co_await Add(1, 2);
int y = co_await Add(x, 10);
co_return y;
}
int main() {
folly::CPUThreadPoolExecutor pool(4);
int v = folly::coro::blockingWait(Compose().scheduleOn(&pool));
// v == 13
}

세 가지 합쳐 보면 다음 패턴이 나온다.

  • co_returnreturn 자리에 그대로. Task<void>라면 인수 없이 co_return;.
  • co_await은 다른 Task 또는 awaitable에 사용. 결과가 함수의 반환값처럼 추출된다.
  • scheduleOn(executor)은 한 번만 — root에서. 자식 Task는 부모의 executor를 상속.

#scheduleOn vs co_await

// 1. scheduleOn: SemiAwaitable로 만든다. blockingWait 또는 SemiFuture 변환에 사용.
auto sf = Compute().scheduleOn(&pool).start(); // start() → SemiFuture<int>
// 2. co_await: 부모 Task의 executor를 상속받아 실행
folly::coro::Task<int> Caller() {
int v = co_await Compute(); // pool이 명시되지 않음 — 부모 따라감
co_return v;
}
호출 형식시작 시점executor 결정
Compute()시작 안 함미정
Compute().scheduleOn(e)시작 안 함 (SemiAwaitable)e 고정
co_await Compute()즉시 시작호출자 Task의 executor 상속
co_await Compute().scheduleOn(e)즉시 시작e 사용 후 호출자로 복귀

마지막 패턴이 중요하다. co_await Compute().scheduleOn(cpuPool) 형태로 호출자 코루틴 한가운데서 임시로 다른 executor에 일을 던지고 결과를 가져온다.

#co_awaitTry — 예외 노출

folly::coro::Task<int> RiskyCompute();
folly::coro::Task<int> Safe() {
auto t = co_await folly::coro::co_awaitTry(RiskyCompute());
if (t.hasException()) {
LOG(ERROR) << "compute failed: " << t.exception().what();
co_return -1;
}
co_return t.value();
}

co_awaitTryTry<T>를 반환한다. throw 대신 명시적 분기로 처리하고 싶을 때 쓴다. exception이 expected control flow면 이 형태가 비용이 작다(throw/catch 회피).

#void Task

folly::coro::Task<void> Log(std::string msg) {
co_await asyncWrite(msg);
co_return; // 또는 그냥 함수 끝
}

Task<void>도 일급. collectAll에서 void Task가 섞여도 결과 tuple에서 Unit placeholder로 들어간다.

#내부 구조

coro::Task state machine

#stackless suspend의 그림

state machine 안의 각 suspend point는 frame에 진행 상황을 저장하고 caller에 돌아가는 지점이다.

Coroutine suspend / resume

Task의 promise_type, awaiter, executor handle 등이 모두 이 frame 안에 산다 — 보통 수십에서 수백 바이트. 한 스레드가 수많은 in-flight Task를 표현할 수 있는 이유다.

// folly/coro/Task.h 약식
template <class T>
class Task {
public:
using promise_type = TaskPromise<T>;
// ...
};
template <class T>
class TaskPromise {
public:
Task<T> get_return_object() noexcept {
return Task<T>{std::coroutine_handle<TaskPromise>::from_promise(*this)};
}
std::suspend_always initial_suspend() noexcept { return {}; }
FinalAwaiter final_suspend() noexcept { return {}; }
void return_value(T value) noexcept {
result_.emplace(std::move(value));
}
void unhandled_exception() noexcept {
result_.emplaceException(std::current_exception());
}
private:
folly::Try<T> result_;
folly::Executor::KeepAlive<> executor_;
std::coroutine_handle<> continuation_;
};
  • initial_suspend()suspend_always라서 lazy.
  • FinalAwaitercontinuation_을 resume — 호출자 코루틴이 재개됨.
  • result_Try<T>라 값/예외가 같은 슬롯에 저장된다.
// awaiter — co_await Task<T>의 동작
struct TaskAwaiter {
std::coroutine_handle<TaskPromise<T>> child_;
bool await_ready() noexcept { return false; }
auto await_suspend(std::coroutine_handle<> caller) noexcept {
auto& childPromise = child_.promise();
childPromise.continuation_ = caller;
childPromise.executor_ = currentExecutor(); // 부모로부터 상속
return child_; // symmetric transfer — 즉시 child 실행
}
T await_resume() {
auto& promise = child_.promise();
if (promise.result_.hasException()) {
promise.result_.exception().throw_exception();
}
return std::move(*promise.result_);
}
};

핵심은 await_suspendcoroutine_handle반환한다는 점이다. 이게 symmetric transfer다. 호출자의 stack frame을 그대로 두고 child로 점프 — std::coroutine_handle::resume()을 명시적으로 호출하지 않아 stack overflow를 회피한다.

#Symmetric transfer가 왜 중요한가

folly::coro::Task<int> RecursiveSum(int n) {
if (n == 0) co_return 0;
int rest = co_await RecursiveSum(n - 1);
co_return n + rest;
}
// n = 100,000도 OK
folly::coro::blockingWait(RecursiveSum(100000).scheduleOn(&pool));

await_suspend가 handle을 반환하면 컴파일러는 tail call로 바꿔 stack을 키우지 않는다. naive하게 handle.resume()을 호출했다면 매 단계마다 새 frame이 쌓여 overflow.

이 기법이 folly::coro::Task가 deeply nested call을 견딜 수 있는 이유.

#사용 패턴 — 인자/캡처

// Good — value capture
folly::coro::Task<int> Compute(std::string s) {
co_await Delay(std::chrono::milliseconds(1));
co_return std::stoi(s);
}
// Bad — reference 인자
folly::coro::Task<int> Compute(const std::string& s) { // dangling 위험
co_await Delay(std::chrono::milliseconds(1));
co_return std::stoi(s); // suspend 뒤에 s가 살아있을까?
}

코루틴은 suspend 동안 호출 스택이 사라진다. 인자가 reference면 원본이 살아있어야 하는데 호출자가 보장 안 한다. 인자는 value 또는 owning type.

같은 이유로 lambda capture도 value가 기본.

folly::coro::Task<int> MakeWork(std::string input) {
co_return co_await [s = std::move(input)]() -> folly::coro::Task<int> {
co_await Delay(std::chrono::milliseconds(1));
co_return std::stoi(s);
}();
}

#SemiFuture와의 상호변환

// Task → SemiFuture
folly::SemiFuture<int> sf = std::move(task).scheduleOn(&pool).start();
// SemiFuture → Task
folly::coro::Task<int> t = folly::coro::toTask(std::move(sf));
// 또는 SemiFuture는 직접 co_await 가능
folly::coro::Task<int> Caller(folly::SemiFuture<int> sf) {
int v = co_await std::move(sf);
co_return v;
}

이 양방향성이 기존 Futures 코드와 코루틴 코드를 섞어 쓸 수 있게 한다. migration이 한꺼번에 일어나지 않는 현실에 맞춘 설계.

#std와의 비교

항목표준 (없음)folly::coro::Taskcppcoro::task
Lazy startN/A있음있음
Executor bindingN/A강제없음
Symmetric transferN/A사용사용
Try 통합N/Aco_awaitTry없음
Future 변환N/ASemiFuture 호환없음

cppcoro::task와 표층 API는 비슷하지만 executor 강제와 Futures 통합이 차별점.

#코드 리뷰 포인트

  • Task<T> 함수가 호출만 되고 await/schedule이 없는 곳을 찾는다 — silent skip.
  • co_await로 수정한 함수가 reference 인자를 받는지 — 인자는 value로.
  • 라이브러리 함수가 blockingWait를 부르면 곤란하다. caller가 코루틴이면 deadlock.
  • Task<T>의 멤버 함수 호출 결과(또는 rvalue chained)가 lambda 안에서 dangling 되지 않는지.

#자주 보는 안티패턴

// 1. Task 즉시 폐기
void Bad() {
Compute(); // 무시됨 — 실행 안 됨
}
// 2. Task를 두 번 await
folly::coro::Task<int> Twice(folly::coro::Task<int> t) {
int a = co_await std::move(t);
int b = co_await std::move(t); // already consumed — UB
co_return a + b;
}
// 3. ScheduleOn 두 번
auto v = co_await Compute().scheduleOn(&p1).scheduleOn(&p2); // p2가 이김 — 의도 불명

#정리

  • Task<T>는 lazy하고 single-shot이며 executor 바인딩이 명시적이다.
  • co_await로 합성하고 scheduleOn으로 schedule 한다.
  • co_awaitTry로 예외를 throw 없이 Try<T>로 받을 수 있다.
  • 내부는 symmetric transfer로 깊은 nesting도 stack overflow 없이 처리.
  • SemiFuture와 양방향 호환 — 점진적 migration에 맞다.

#다음 편

Part 15-03: AsyncGenerator에서 비동기 스트림을 표현하는 타입을 본다.

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