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c++23 std::generator怎么用 c++协程生成器入门【详解】

冰火之心

发布： 2025-12-23 07:37:35

原创

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std::generator是C++23引入的协程返回类型，用于懒惰按需生成值，需包含头文件并启用C++23及协程支持；它可移动不可复制，配合co_yield实现暂停-恢复，支持范围for遍历，但不支持反向、随机访问或多遍历。

c++23 std::generator怎么用 c++协程生成器入门【详解】

std::generator 是 C++23 引入的协程工具，用于懒惰地、按需生成一系列值。它不是标准库容器，而是一个协程返回类型，配合 co_yield 使用，让函数能“暂停-恢复”并逐个产出结果。

基本用法：定义一个简单生成器

要使用 std::generator，需包含头文件 <generator></generator>（注意：截至 2024 年底，GCC 13+、Clang 16+ 和 MSVC 19.35+ 支持，且需开启 C++23 和协程支持）。

下面是一个生成前 N 个斐波那契数的示例：

#include <generator>
#include <iostream>

std::generator<long long> fibonacci(int n) {
    long long a = 0, b = 1;
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        if (i == 0) co_yield a;
        else if (i == 1) co_yield b;
        else {
            long long next = a + b;
            co_yield next;
            a = b;
            b = next;
        }
    }
}

// 使用方式
int main() {
    for (auto x : fibonacci(10)) {
        std::cout << x << " ";
    }
    // 输出：0 1 1 2 3 5 8 13 21 34
}

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关键点：

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函数返回类型为 std::generator<t></t>，其中 T 是每次 co_yield 的值类型；
函数体内可使用 co_yield expr 暂停执行并返回值；
生成器对象可直接用于范围 for 循环（它实现了 begin()/end()）；
每次迭代触发一次协程恢复，直到协程结束或遇到 co_return（隐式或显式）。

参数传递与状态保持

生成器函数可以接收普通参数（如上面的 int n），这些参数在协程首次调用时被拷贝进协程帧，后续每次恢复都能访问其副本。但注意：

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不能通过引用捕获外部局部变量（协程可能在函数返回后继续运行）；
若需共享状态，应传值、用智能指针包装，或把逻辑封装进类成员函数；
协程帧自动管理局部变量生命周期，无需手动释放。

生成器的移动语义与资源管理

std::generator 是可移动、不可复制的类型。它内部持有协程句柄（std::coroutine_handle），析构时自动销毁协程帧（包括局部变量和堆分配资源）。

例如，你可以安全地返回、移动、存储生成器：

std::generator<int> make_range(int from, int to) {
    for (int i = from; i < to; ++i) co_yield i;
}

auto g = make_range(5, 8); // OK：移动构造
// auto g2 = g; // ❌ 编译错误：不可复制

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如果生成器内部动态分配了资源（比如打开文件、申请内存），建议在协程末尾或 RAII 类中确保清理——因为协程可能提前被销毁（如范围 for 中断、生成器对象被销毁）。