协程是C++20引入的可暂停和恢复的函数,通过co_await、co_yield、co_return实现异步操作、生成器和任务封装,依赖promise_type定义行为,适用于轻量级并发编程。

协程(Coroutine)是C++20引入的一项重要特性,它允许函数在执行过程中暂停并恢复,而无需阻塞线程。这与传统的函数不同——普通函数一旦调用,必须运行到返回才能结束,而协程可以在中途“挂起”,之后从挂起点继续执行。
什么是协程?
协程是一种可以被暂停和恢复的函数。它保留了自身的状态,包括局部变量、执行位置等。当协程挂起时,控制权交还给调用者;当被恢复时,从上次挂起的地方继续运行。
C++20中的协程是无栈(stackless)的,这意味着它们不会占用独立的调用栈,而是通过编译器生成的状态机来管理执行流程。这种设计使得协程非常轻量,适合用于异步编程、惰性求值、生成器等场景。
协程的基本组成
C++20协程依赖三个关键字和一个返回类型约定:
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- co_await:用于暂停协程,等待某个异步操作完成。
- co_yield:用于从协程中产出一个值,并暂停执行,常用于实现生成器。
- co_return:用于结束协程并返回结果,类似于普通函数的return。
如果一个函数中包含上述任意一个关键字,它就被视为协程。同时,该函数的返回类型必须满足协程接口(即定义promise_type)。
常见的协程应用模式
协程在实际开发中有多种用途,以下是几种典型的应用方式:
1. 异步任务处理
利用co_await可以简化异步代码的编写。例如,在网络请求中等待数据到达时,协程会自动挂起,避免阻塞线程。
采用HttpClient向服务器端action请求数据,当然调用服务器端方法获取数据并不止这一种。WebService也可以为我们提供所需数据,那么什么是webService呢?,它是一种基于SAOP协议的远程调用标准,通过webservice可以将不同操作系统平台,不同语言,不同技术整合到一起。 实现Android与服务器端数据交互,我们在PC机器java客户端中,需要一些库,比如XFire,Axis2,CXF等等来支持访问WebService,但是这些库并不适合我们资源有限的android手机客户端,
2. 生成器(Generator)
使用co_yield可以创建惰性序列。比如生成斐波那契数列或遍历树结构时,每次只计算下一个值,节省内存和计算资源。
generatorrange(int start, int end) { for (int i = start; i < end; ++i) co_yield i; } // 使用 for (int i : range(1, 6)) { std::cout << i << " "; // 输出: 1 2 3 4 5 }
3. 协程任务(Task)
定义一个可等待的任务类型,支持co_await和co_return,用于封装异步逻辑。这类任务通常配合事件循环或线程池使用。
如何开始使用协程?
目前主流编译器如GCC 10+、Clang 12+ 和 MSVC 都已支持C++20协程,但标准库尚未提供通用的generator或task类型。你需要借助第三方库(如cppcoro)或自行实现基础类型。
关键步骤包括:
- 定义返回类型的promise_type。
- 实现必要的协程接口方法,如
get_return_object、initial_suspend、final_suspend、unhandled_exception等。 - 根据需要重载
co_await的行为。
基本上就这些。C++20协程虽然强大,但底层机制较复杂,初学者建议从生成器或简单异步任务入手,逐步理解其运行原理。掌握后,能显著提升异步和流式数据处理代码的可读性和效率。










