새로운 C++ 코루틴, 진짜 제대로 이해하기

핵심 요약

C++의 코루틴 기능은 모던 C++에서 매우 큰 변화를 가져오며, 비동기 실행과 코드 구조화에 강력한 도구가 됩니다. 하지만 개념과 구현 방식이 다양하고, 실제 사용에는 여러 난관이 존재하므로 정확한 원리와 차이점부터 익히는 것이 중요합니다.

코루틴이란 무엇인가요?

코루틴은 비동기 처리, 반복자, 제너레이터 등을 만들 때 사용하는 특수한 함수입니다. 일반적인 함수 호출과 달리, 중간에 실행을 멈추고 다시 시작할 수 있어 복잡한 비동기 흐름을 단순한 코드로 표현할 수 있습니다.

예를 들어, 반복문이나 call-back 대신 코루틴을 사용하면 다음처럼 작성할 수 있습니다:

generator<int> numbers() {
    for (int i = 0; i < 5; ++i)
        co_yield i;
}

이렇게 작성하면 반복자처럼 값을 하나씩 처리하게 됩니다.

스택풀/스택리스 코루틴의 차이

코루틴에는 스택풀(stackful)과 스택리스(stackless) 방식 두 가지가 있습니다.

스택풀: 코루틴이 별도의 스택을 사용해서 함수 상태 전체를 저장합니다. 실행 중이던 흐름을 완벽하게 복구할 수 있으나, 메모리 사용이 많고 복잡합니다.
스택리스: 코루틴 상태를 힙에 따로 저장하며, 함수 내에서 필요한 변수만 관리합니다. 상태를 보존하지만 전체 스택을 저장하지 않으므로 가볍고 효율적입니다.

대부분의 모던 C++ 코루틴은 스택리스 방식이며, 내부적으로는 state machine(상태 기계)로 변환됩니다.

코루틴의 내부 구조와 Promise

C++ 코루틴은 내부적으로 여러 객체와 구조가 연결되어 동작합니다.

Promise 객체: 코루틴의 실행 결과를 저장하거나 제어합니다.
Generator, Task 등: 각기 다른 코루틴 패턴(반복자, 비동기 등)에 맞는 인터페이스를 구현합니다.
Custom Allocator/Smart Pointer: 코루틴 상태 저장에 힙을 사용할 때 자주 활용합니다.

실제 구현은 복잡하며, 라이브러리마다 조금씩 다르고, 직접 써보면 verbose(장황함)한 느낌이 들 수 있습니다.

C++ 코루틴의 실전 사용 법

co_await: 비동기 작업을 잠시 멈추고 결과를 기다립니다.
co_yield: 값을 하나씩 반환하며 반복자, 제너레이터 역할을 합니다.
co_return: 결과를 반환하고 코루틴을 종료합니다.

이 문법으로 비동기 HTTP 호출, 느린 반복 작업, 게임 이벤트 처리 등 여러 상황에서 쉽게 사용할 수 있습니다.

코루틴 활용 시 주의점

헤더 파일, 모듈 등 빌드가 무거워질 수 있으니 효율적으로 관리해야 합니다.
복잡한 상태 관리를 직접 구현하려면 Promise Type과 Generator Interface를 이해해야 합니다.
스택풀/스택리스의 차이를 잘 구분해서, 메모리 사용량과 성능을 신경 써야 합니다.

실전 팁 및 인사이트

처음에는 공식 레퍼런스나, modernescpp.com과 같은 문서를 활용해 공부해보세요.
간단한 generator 예제부터 연습하면, 코루틴 구조와 상태 기계의 원리를 쉽게 익힐 수 있습니다.
복잡한 비동기나 반복 처리가 필요할 때는 직접 구현하지 말고, 이미 검증된 라이브러리(예: cppcoro, std::generator 등)를 적극 활용하세요.
C++ 코루틴은 잠재적으로 매우 강력하지만, 이해와 사용에 진입 장벽이 있으니 천천히 단계별로 배우는 것이 좋습니다.

인사이트

C++ 코루틴의 도입으로 복잡한 비동기 처리와 반복을 간단하게 해결할 수 있게 되었지만, 정확한 구조와 동작 원리를 파악하지 않으면 실수하기 쉽습니다. 코루틴의 스택리스/스택풀 차이, 상태 기계 원리, 빌드와 메모리 최적화까지 꼼꼼히 챙기면, 더 안전하고 효율적으로 프로그래밍 할 수 있습니다. 처음엔 어려워 보이지만, 작은 예제부터 하나씩 따라 하면서 연습해보세요!

출처 및 참고 :