C#中的await和continuations：并不完全相同？

Question

看完Eric Lippert的回答后，我觉得await和call/cc基本上是同一个硬币的两面，最多只有语法上的区别。然而，在尝试在C# 5中实现call/cc时，我遇到了一个问题：要么我误解了call/cc（这很可能），要么await仅仅是回忆起call/cc。

考虑以下伪代码：

function main:
    foo();
    print "Done"

function foo:
    var result = call/cc(bar);
    print "Result: " + result;

function bar(continuation):
    print "Before"
    continuation("stuff");
    print "After"

如果我对call/cc的理解正确，那么这应该会打印：

Before
Result: stuff
Done

关键是，当调用续体时，程序状态将被恢复 连同调用历史记录，以便 foo 返回到 main 并且不会回到 bar。

然而，如果使用 C# 中的 await 来实现，调用续体不会恢复这个调用历史记录。 foo 返回到 bar，我无法看到任何方法可以使用 await 使正确的调用历史记录成为续体的一部分。

请解释：我是否完全误解了 call/cc 的操作，还是说 await 只是与 call/cc 不太相同？

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现在我知道答案后，必须说有很好的理由认为它们是相当相似的。想象一下上面的程序在伪 C#-5 中的样子。

function main:
    foo();
    print "Done"

async function foo:
    var result = await(bar);
    print "Result: " + result;

async function bar():
    print "Before"
    return "stuff";
    print "After"

因此，虽然C# 5风格从未给我们提供传递值的续延对象，但总体相似性非常惊人。除了这一次完全明显的是，“After”永远不会被调用，不像在真正的call/cc示例中那样，这是喜爱C＃并赞扬其设计的另一个原因！

- Roman Starkov

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Timwi 是正确的；await 更像是一个“本地效果” call/cc；这是我在原始答案中没有想到要指出的微妙之处。我已经更新了它。 - Eric Lippert

Answer 1

await确实与call/cc不完全相同。

你想要的基本的call/cc类型确实需要保存并恢复整个调用栈。但是，await只是一种编译时转换。它执行类似的操作，但不使用真正的调用栈。

想象一下，你有一个包含await表达式的异步函数：

async Task<int> GetInt()
{
    var intermediate = await DoSomething();
    return calculation(intermediate);
}

现在想象一下，你通过await调用的函数本身包含一个await表达式：

async Task<int> DoSomething()
{
    var important = await DoSomethingImportant();
    return un(important);
}

现在考虑一下当 DoSomethingImportant() 完成并且其结果可用时会发生什么。控制权返回到 DoSomething()。然后 DoSomething() 完成了，接着会发生什么呢？控制权返回到 GetInt()。其行为与如果 GetInt() 在调用栈上是完全相同的。但实际上并不是这样的；你必须在每个需要模拟这种方式的调用处使用 await。因此，调用栈被提升到一个元调用栈中，在等待者中实现。

顺便说一句，yield return 也是如此。

IEnumerable<int> GetInts()
{
    foreach (var str in GetStrings())
        yield return computation(str);
}

IEnumerable<string> GetStrings()
{
    foreach (var stuff in GetStuffs())
        yield return computation(stuff);
}

如果我调用GetInts()，返回的将是一个封装了GetInts()当前执行状态的对象（这样在该对象上调用MoveNext()会从上次离开的地方恢复操作）。这个对象本身包含一个正在遍历GetStrings()并在其中调用MoveNext()的迭代器。因此，真正的调用堆栈被一系列对象层次结构替换，每次通过对下一个内部对象调用MoveNext()来重新创建正确的调用堆栈。

- Timwi

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顺便提一下，当您调试异步时，在断点上看到的方法名称是MoveNext。这表明他们使用了IEnumerable中的迭代器状态机生成器。 - Luiz Felipe