c++20协程是可挂起恢复的函数，需手动实现promise_type、awaiter和返回类型三要素；示例generator通过co_yield实现懒加载整数生成，强调initial_suspend、final_suspend及生命周期管理。
协程不是线程，也不启动新执行流，它是一种可挂起、可恢复的函数，用于简化异步逻辑、生成器、状态机等场景。C++20 协程是语言级支持，但需要手动实现协程桩（promise type）、awaiter 和返回类型——不依赖运行时库，但也意味着不能直接“开箱即用”。
基础结构：三要素缺一不可
每个协程必须有：
-
返回类型：需定义
promise_type嵌套类，并提供get_return_object()、initial_suspend()、final_suspend()、return_void()（或return_value()）等接口； -
挂起点：使用
co_await表达式，其操作数需满足 awaiter 要求（含await_ready()、await_suspend()、await_resume()）； -
挂起关键词：
co_return（结束协程）、co_await（挂起等待）、co_yield（挂起并产出值，常用于 generator）。
最简可运行示例：一个懒加载的整数生成器
下面是一个能逐次产出 0、1、2 的协程 generator（类似 Python 的 yield）：
// 编译需支持 C++20：g++-11+ / clang++-13+，加 -std=c++20
#include <iostream>
#include <coroutine>
#include <memory>
template<typename T>
struct Generator {
struct promise_type;
using handle_type = std::coroutine_handle<promise_type>
struct promise_type {
T current_value;
auto get_return_object() { return Generator{handle_type::from_promise(*this)}; }
auto initial_suspend() { return std::suspend_always{}; }
auto final_suspend() noexcept { return std::suspend_always{}; }
void return_void() {}
void unhandled_exception() { std::terminate(); }
auto yield_value(T value) {
current_value = value;
return std::suspend_always{};
}
};
explicit Generator(handle_type h) : coro_(h) {}
Generator(const Generator&) = delete;
Generator& operator=(const Generator&) = delete;
Generator(Generator&& rhs) noexcept : coro_(rhs.coro_) { rhs.coro_ = nullptr; }
Generator& operator=(Generator&& rhs) noexcept {
if (this != &rhs) {
if (coro_) coro_.destroy();
coro_ = rhs.coro_;
rhs.coro_ = nullptr;
}
return *this;
}
~Generator() { if (coro_) coro_.destroy(); }
bool next() {
if (!coro_ || coro_.done()) return false;
coro_.resume();
return !coro_.done();
}
T value() const { return coro_.promise().current_value; }
private:
handle_type coro_;
};
Generator<int> counter() {
co_yield 0;
co_yield 1;
co_yield 2;
}
int main() {
auto g = counter();
while (g.next()) {
std::cout << g.value() << '\n';
}
// 输出：0\n1\n2
}
关键点说明
这段代码展示了协程最核心的协作模式：
《PHP设计模式指南》中文版
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-
co_yield触发promise_type::yield_value()，保存值并挂起； -
Generator::next()调用resume()恢复执行，直到下次挂起或结束； -
initial_suspend()设为suspend_always，让协程创建后不自动运行（惰性求值）； -
final_suspend()也设为suspend_always，防止协程结束后自动销毁 promise，方便外部安全读取结果。
常见误区提醒
初学容易踩坑的地方：
- 忘记在
~Generator中调用coro_.destroy()→ 内存泄漏； - 把协程句柄（
coroutine_handle）复制多次却不管理生命周期 → 悬空指针； - 误以为
co_await等价于“异步等待” → 它只是语法糖，行为完全由 awaiter 决定（可以立刻返回，也可以调度到线程池）； - 没处理
unhandled_exception()→ 协程内抛异常会导致程序终止。
基本上就这些。协程本身不难理解，难点在于设计清晰的协程类型契约。建议从 generator 入手，再过渡到 async/await 风格的 task 类型（如 Task<int></int>），逐步掌握 suspend/resume 的控制权。
