C++20的协程(coroutine)怎么入门_C++20协程基础语法与入门示例

C++20协程通过co_await、co_yield、co_return实现暂停与恢复，提升异步代码可读性。1. 协程需定义promise_type控制行为；2. 使用coroutine_handle管理生命周期；3. 通过suspend_always/suspend_never控制执行时机；4. 示例展示协程暂停、手动resume恢复的完整流程。

C++20协程是现代C++中一项重要的异步编程特性，它允许函数在执行过程中暂停并恢复，而无需阻塞线程。与传统回调或基于Future/Promise的异步模型相比，协程让异步代码看起来更像同步代码，提升可读性和维护性。要入门C++20协程，关键不是一开始就理解所有机制，而是先掌握基本语法结构和一个可运行的简单示例。

协程的基本概念与特征

C++20中的协程并不是语言层面新增的一种函数类型，而是通过特定关键字和接口约定实现的。一个函数只要使用了以下三个关键字之一：co_await、co_yield 或 co_return，就会被编译器识别为协程。

协程的核心特点是：

• 可以暂停（suspend）执行，并保存当前状态
• 之后能从中断点恢复（resume）继续执行
• 不阻塞调用它的线程（适合I/O等待、定时任务等场景）

但C++20协程是无栈协程（stackless），这意味着局部变量在挂起期间必须由运行时或框架管理，不能像有栈协程那样直接保存整个调用栈。

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必需组件：promise_type 与 awaitable

C++20协程需要用户定义一些底层类型来控制其行为，主要包括 promise_type 和满足Awaitable要求的对象。

每一个协程返回类型（比如 Task<T>）都必须有一个嵌套的 promise_type，用于定义协程内部如何初始化、返回值处理以及最终结果获取。

下面是一个最简化的 Task 类型定义：

struct Task {
    struct promise_type {
        Task get_return_object() { return {}; }
        std::suspend_never initial_suspend() { return {}; }
        std::suspend_never final_suspend() noexcept { return {}; }
        void return_void() {}
        void unhandled_exception() {}
    };
};

解释一下每个部分的作用：

• get_return_object()：协程启动时被调用，返回供外部使用的对象（这里是Task实例）
• initial_suspend()：决定协程开始是否立即挂起。返回 std::suspend_never 表示直接运行
• final_suspend()：协程结束时是否挂起。通常设为永不挂起以便清理资源
• return_void()：用于没有返回值的协程（void类型）
• unhandled_exception()：处理协程内未捕获异常

编写第一个协程示例

现在我们写一个简单的协程函数，演示如何使用 co_return 返回结果：

#include <iostream>
#include <coroutine>
<p>struct Task {
struct promise_type {
Task get_return_object() { return {}; }
std::suspend_never initial_suspend() { return {}; }
std::suspend_never final_suspend() noexcept { return {}; }
void return_void() {}
void unhandled_exception() {}
};
};</p><p>Task hello_coroutine() {
std::cout << "Hello from coroutine!\n";
co_return; // 触发 return_void()
}</p><p>int main() {
auto t = hello_coroutine();
std::cout << "Coroutine was executed.\n";
return 0;
}</p>

这个程序输出：

说明协程立即执行，并未真正“异步”运行。这是因为我们设置了 initial_suspend 为 suspend_never。如果想延迟执行，可以改为 std::suspend_always，然后手动 resume。

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支持 co_await 的简单等待示例

接下来扩展 Task 类型，让它支持 co_await 操作。我们先定义一个简单的awaiter：

auto operator co_await() noexcept {
    struct Awaiter {
        bool await_ready() const noexcept { return true; }
        void await_suspend(std::coroutine_handle<>) noexcept {}
        void await_resume() noexcept {}
    };
    return Awaiter{};
}

然后修改协程函数，加入 await 调用：

Task async_hello() {
    std::cout << "Step 1\n";
    co_await std::suspend_always{}; // 挂起一次
    std::cout << "Resumed - Step 2\n";
    co_return;
}

注意：即使挂起了，也需要有人去调用 handle.resume() 才能继续。完整控制协程生命周期的例子如下：

struct Task {
    struct promise_type;
    using handle_type = std::coroutine_handle<promise_type>;
<pre class='brush:php;toolbar:false;'>handle_type coro;

Task(handle_type h) : coro(h) {}

~Task() {
    if (coro) coro.destroy();
}

struct promise_type {
    Task get_return_object() {
        return Task{handle_type::from_promise(*this)};
    }
    std::suspend_always initial_suspend() { return {}; }
    std::suspend_always final_suspend() noexcept { return {}; }
    void return_void() {}
    void unhandled_exception() {}
};

void resume() {
    if (coro && !coro.done())
        coro.resume();
}

};

使用方式：

Task my_coro() {
    std::cout << "Started\n";
    co_await std::suspend_always{};
    std::cout << "After first suspend\n";
    co_await std::suspend_always{};
    std::cout << "Done\n";
}
<p>int main() {
auto t = my_coro(); // 不会立刻执行
t.resume(); // 第一次恢复
t.resume(); // 第二次恢复
return 0;
}</p>

输出：

这展示了协程真正的暂停与恢复能力。

基本上就这些。C++20协程门槛较高，但只要从最小可运行例子入手，逐步理解 promise_type、handle、suspend 控制逻辑，就能打下坚实基础。后续可学习如何结合事件循环、实现带返回值的Task、生成器（generator）等高级用法。

以上就是C++20的协程(coroutine)怎么入门_C++20协程基础语法与入门示例的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！