C++20协程通过co_await、co_yield、co_return实现暂停与恢复，需返回类型含promise_type以控制行为，如用co_yield构建生成器range(from, to)逐次产出值。
C++20 引入了原生的协程支持，让异步编程变得更加直观。协程是一种可以暂停和恢复执行的函数，它不同于普通函数，不会一次性运行到底，而是在某些点上“挂起”，之后可以从挂起点继续执行。
协程的基本概念
在 C++20 中，协程通过三个关键词标识：
- co_await：用于等待一个可等待对象（awaiter），执行到此处时可能挂起协程。
- co_yield：将一个值“产出”并挂起协程，常用于生成器场景。
- co_return：结束协程，并可返回结果或通知完成。
只要函数体内包含上述任意一个关键字，该函数就被视为协程，编译器会自动生成相应的状态机代码来管理其挂起与恢复逻辑。
协程返回类型要求
要使一个函数成为合法协程，其返回类型必须满足特定条件，即定义了 promise_type 内嵌类型。这个 promise_type 负责控制协程的行为，比如初始化、返回值处理、异常处理和最终清理。
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例如，我们定义一个简单的生成器返回类型：
struct Generator {
struct promise_type {
int current_value;
// 协程开始前调用
std::suspend_always initial_suspend() { return {}; }
// 协程结束后是否挂起
std::suspend_always final_suspend() noexcept { return {}; }
// 设置返回值
Generator get_return_object() { return Generator{this}; }
// co_return 时调用
void return_void() {}
// 处理未捕获异常
void unhandled_exception() { std::terminate(); }
// 支持 co_yield value
std::suspend_always yield_value(int value) {
current_value = value;
return {};
}
};
// 其他成员：构造、迭代接口等略private:
promise_type* p;
};
使用 co_yield 实现生成器
利用上面定义的 Generator 类型，我们可以写一个能逐步产生数值的协程：
Generator range(int from, int to) {
for (int i = from; i < to; ++i) {
co_yield i; // 暂停并返回当前值
}
}
每次调用 co_yield 时，协程会保存当前状态并挂起，直到被外部恢复。这非常适合实现惰性序列，如范围迭代器、数据流等。
使用 co_await 等待异步操作
co_await 用于等待一个“可等待”（awaitable）对象。如果该对象表示的操作已完成，则不挂起；否则协程暂停，直到被唤醒。
简单示例：等待一个总是立即完成的对象：
struct ImmediateAwaiter {
bool await_ready() { return true; } // 立即完成
void await_suspend(std::coroutine_handle<>) {}
int await_resume() { return 42; }
};
Generator example() {
int val = co_await ImmediateAwaiter{};
co_yield val; // 输出 42
}
更复杂的 awaiter 可以注册回调，在 I/O 完成后恢复协程句柄，实现真正的异步非阻塞行为。
协程句柄与手动控制
每个协程都有一个对应的 std::coroutine_handle，可用于手动控制其生命周期：
- handle.resume()：恢复挂起的协程。
- handle.done()：检查协程是否已完成。
- handle.destroy()：销毁协程资源。
通过 handle，你可以从外部驱动协程执行，适用于事件循环或任务调度系统。
基本上就这些。C++20 协程虽然语法简洁，但底层机制复杂，理解 promise_type 和 awaiter 的交互是掌握它的关键。实际项目中建议结合已有的库（如 cppcoro）来简化开发。
